KR20200078376A - 2요소 질량 추정을 갖는 제상 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents
2요소 질량 추정을 갖는 제상 장치 및 그 동작 방법 Download PDFInfo
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Abstract
제상 시스템은, RF 신호원과, 하나 이상의 전극과, RF 신호원과 전극(들) 사이의 전송 경로와, 전송 경로를 따라 결합된 임피던스 매칭 네트워크를 포함한다. 시스템 제어기는 반사 신호 전력을 감소시키도록 임피던스 매칭 네트워크를 수정할 수 있다. 시스템 제어기는 부하의 질량의 초기 추정치를 결정할 수 있다. 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 RF 신호에 대한 원하는 신호 파라미터가 결정될 수 있다. 시스템 제어기는 전송 경로에서 측정된 S11, VSWR, 또는 반사 전력 파라미터에 변화율에 기초하거나 매칭들 사이의 경과 시간에 기초하여 개량된 부하 질량 추정치를 결정할 수 있다. 개랑된 추정 질량에 기초하여 RF 신호에 대한 개량된 신호 파라미터가 결정될 수 있다.
Description
본 명세서에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 일반적으로 무선 주파수(RF) 에너지를 사용하여 부하를 제상하는(defrosting) 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 용량성 식품 제상(capacitive food defrosting)(또는 해동(thawing)) 시스템은 가열 격실 내에 수용된 대형 평면 전극을 포함한다. 식품 부하가 전극들 사이에 배치되고 그 전극들이 식품 부하와 근접하게 된 후에, 전자기 에너지가 전극들에 공급되어 식품 부하의 완만한 데워짐(gentle warming)을 제공한다. 식품 부하가 제상 동작 동안 해동됨에 따라, 식품 부하의 임피던스가 변한다. 따라서, 식품 부하로의 전력 전달 또한 제상 동작 동안 변한다. 제상 동작의 지속시간은 예를 들어 동작의 중지를 제어하는 데 사용될 수 있는 타이머에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 종래의 식품 제상(또는 해동) 시스템은 식품 부하의 중량을 결정하기 위해 물리적 중량 센서의 사용을 요구할 수 있다. 일부 종래의 시스템은 중량 검출을 완전히 배제하는 대신, 식품 부하의 특성화를 위해 사용자 입력에 전적으로 의존할 수 있다.
물리적 중량 센서를 포함하는 종래의 시스템의 경우, 이러한 센서는 시스템제조의 비용 및 복잡성을 증가시킬 수 있다. 또한, 사용자 입력에 의존하여 부하 중량을 결정하는 시스템을 사용하여도 허용 가능한 제상 결과가 가능하지만, 식품 부하의 사용자 정의 중량에 의존할 때 내재하는 부정확성으로 인해 제상 동작은 조기 중지되거나 식품 부하의 요리가 시작된 후에 늦게 중지될 수 있다. 물리적 중량 센서의 사용을 필수적으로 요구하지 않으면서, 식품 부하의 전반에 걸쳐 효율적이고 균일한 제상을 야기하고 부하가 원하는 온도에 있을 때 제상 동작을 중지시킬 수 있는, 식품 부하(또는 다른 유형의 부하)를 제상하기 위한 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명의 청구대상의 보다 완전한 이해는 이하의 도면들과 함께 고려될 때에 상세한 설명 및 청구범위를 참조함으로써 도출될 수 있으며, 여기에서 동일한 참조번호는 도면들 전체에 걸쳐서 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 예시적 실시예에 따른 제상 기기의 사시도이다.
도 2는 제상 시스템의 다른 예시적 실시예를 포함하는 냉장고/냉동고 기기의 사시도이다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 불균형(unbalanced) 제상 장치의 단순화된 블록도이다.
도 4a는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형(single-ended) 가변 인덕턴스 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 4b는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형 가변 용량성 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 5a는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형 가변 인덕턴스 네트워크의 개략도이다.
도 5b는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형 가변 용량성 네트워크의 개략도이다.
도 6은 가변 임피던스 매칭 네트워크의 실시예에서 복수의 가변 수동형 디바이스가 캐비티 플러스 부하 임피던스를 무선 주파수(RF) 신호원에 어떻게 매칭시킬 수 있는지를 묘사하는 스미스 차트의 예이다.
도 7은 다른 예시적 실시예에 따른 균형(balanced) 제상 장치의 단순화된 블록도이다.
도 8은 다른 예시적 실시예에 따른 가변 인덕턴스를 갖는 이중 종단형(double-ended) 가변 임피던스 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 9는 다른 예시적 실시예에 따른 가변 인덕턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 네트워크의 개략도이다.
도 10은 다른 예시적 실시예에 따른 가변 캐패시턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 네트워크의 개략도이다.
도 11은 예시적 실시예에 따른 제상 시스템의 횡단면의 측면도이다.
도 12a는 예시적 실시예에 따른 가변 인덕턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크 모듈의 사시도이다.
도 12b는 다른 예시적 실시예에 따른 가변 캐패시턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크 모듈의 사시도이다.
도 13은 예시적 실시예에 따른 RF 모듈의 사시도이다.
도 14a는 예시적 실시예에 따른 동적 부하 매칭을 이용하여 제상 시스템을 동작시키는 방법의 흐름도이다.
도 14b는 예시적 실시예에 따른 가변 매칭 네트워크 재구성, 부하 질량 추정, 하나 이상의 신호 파라미터의 변화율에 기초한 부하 질량 추정치 개량, 및 원하는 RF 신호 파라미터 결정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14c는 예시적 실시예에 따른 가변 매칭 네트워크 재구성, 부하 질량 추정, 매칭들 사이에서 경과된 시간에 기초한 부하 질량 추정치 개량 및 원하는 RF 신호 파라미터 결정 방법의 흐름도이다.
도 14d는 예시적 실시예에 따른 하나 이상의 신호 파라미터의 변화율에 기초하여 초기 질량 추정치를 개량하고 원하는 RF 신호 파라미터를 개량하는 방법의 흐름도이다.
도 15는 2개의 상이한 부하에 대한 제상 동작을 통한 캐비티 매칭 설정 대 RF 신호원 매칭 설정을 도시하는 차트이다.
도 16a는 가변 인덕터 네트워크의 구성요소 값들에 기초하여 제상 동작을 위한 파라미터를 결정하고 부하의 특성을 추정하는데 사용될 수 있는 룩업 테이블(look-up-table: LUT)의 예이다.
도 16b는 가변 캐패시터 네트워크의 구성요소 값들에 기초하여 제상 동작을 위한 파라미터를 결정하고 부하의 특성을 추정하는데 사용될 수 있는 LUT의 예이다.
도 1은 예시적 실시예에 따른 제상 기기의 사시도이다.
도 2는 제상 시스템의 다른 예시적 실시예를 포함하는 냉장고/냉동고 기기의 사시도이다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 불균형(unbalanced) 제상 장치의 단순화된 블록도이다.
도 4a는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형(single-ended) 가변 인덕턴스 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 4b는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형 가변 용량성 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 5a는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형 가변 인덕턴스 네트워크의 개략도이다.
도 5b는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형 가변 용량성 네트워크의 개략도이다.
도 6은 가변 임피던스 매칭 네트워크의 실시예에서 복수의 가변 수동형 디바이스가 캐비티 플러스 부하 임피던스를 무선 주파수(RF) 신호원에 어떻게 매칭시킬 수 있는지를 묘사하는 스미스 차트의 예이다.
도 7은 다른 예시적 실시예에 따른 균형(balanced) 제상 장치의 단순화된 블록도이다.
도 8은 다른 예시적 실시예에 따른 가변 인덕턴스를 갖는 이중 종단형(double-ended) 가변 임피던스 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 9는 다른 예시적 실시예에 따른 가변 인덕턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 네트워크의 개략도이다.
도 10은 다른 예시적 실시예에 따른 가변 캐패시턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 네트워크의 개략도이다.
도 11은 예시적 실시예에 따른 제상 시스템의 횡단면의 측면도이다.
도 12a는 예시적 실시예에 따른 가변 인덕턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크 모듈의 사시도이다.
도 12b는 다른 예시적 실시예에 따른 가변 캐패시턴스를 갖는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크 모듈의 사시도이다.
도 13은 예시적 실시예에 따른 RF 모듈의 사시도이다.
도 14a는 예시적 실시예에 따른 동적 부하 매칭을 이용하여 제상 시스템을 동작시키는 방법의 흐름도이다.
도 14b는 예시적 실시예에 따른 가변 매칭 네트워크 재구성, 부하 질량 추정, 하나 이상의 신호 파라미터의 변화율에 기초한 부하 질량 추정치 개량, 및 원하는 RF 신호 파라미터 결정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14c는 예시적 실시예에 따른 가변 매칭 네트워크 재구성, 부하 질량 추정, 매칭들 사이에서 경과된 시간에 기초한 부하 질량 추정치 개량 및 원하는 RF 신호 파라미터 결정 방법의 흐름도이다.
도 14d는 예시적 실시예에 따른 하나 이상의 신호 파라미터의 변화율에 기초하여 초기 질량 추정치를 개량하고 원하는 RF 신호 파라미터를 개량하는 방법의 흐름도이다.
도 15는 2개의 상이한 부하에 대한 제상 동작을 통한 캐비티 매칭 설정 대 RF 신호원 매칭 설정을 도시하는 차트이다.
도 16a는 가변 인덕터 네트워크의 구성요소 값들에 기초하여 제상 동작을 위한 파라미터를 결정하고 부하의 특성을 추정하는데 사용될 수 있는 룩업 테이블(look-up-table: LUT)의 예이다.
도 16b는 가변 캐패시터 네트워크의 구성요소 값들에 기초하여 제상 동작을 위한 파라미터를 결정하고 부하의 특성을 추정하는데 사용될 수 있는 LUT의 예이다.
이하의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 실시예 또는 이러한 실시예의 응용 및 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용될 때, "예시적" 및 "예"라는 단어는 "예, 실례, 또는 예시로서 기능하는 것"을 의미한다. 예시적인 것으로 또는 예로서 본 명세서에서 설명되는 임의의 구현예는 반드시 다른 구현예에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 또한, 선행 기술 분야, 배경, 또는 이하의 상세한 설명에 제시된 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 얽매이고자 하는 의도는 없다.
본 명세서에서 설명된 청구대상의 실시예는 독립형 기기 또는 다른 시스템에 통합될 수 있는 고체 상태의 제상 장치에 관한 것이다. 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 고체 상태의 제상 장치의 실시예는 "불균형" 제상 장치 및 "균형" 장치 모두를 포함한다. 예컨대, 예시적 "불균형" 제상 시스템은 캐비티에 배치된 제 1 전극, 단일 종단형 증폭기 배열(하나 이상의 트랜지스터를 포함함), 증폭기 배열의 출력과 제 1 전극 사이에 결합된 단일 종단형 임피던스 매칭 네트워크, 및 제상 동작이 언제 완료되었는지를 검출할 수 있는 측정 및 제어 시스템을 사용하여 실현될 수 있다. 대조적으로, 예시적 "균형" 제상 시스템은 캐비티에 배치된 제 1 및 제 2 전극, 단일 종단형 또는 이중 종단형 증폭기 배열(하나 이상의 트랜지스터를 포함함), 증폭기 배열의 출력과 제 1 및 제 2 전극 사이에 결합된 이중 종단형 임피던스 매칭 네트워크, 및 제상 동작이 언제 완료되었는지를 검출할 수 있는 측정 및 제어 시스템을 사용하여 실현된다. 다양한 실시예에서, 임피던스 매칭 네트워크는 증폭기 배열과 캐비티 사이의 매칭을 개선하기 위해 제상 동작 동안에 조정될 수 있는 가변 임피던스 매칭 네트워크를 포함한다.
일반적으로, "제상"이란 용어는 냉동 부하(예컨대, 식품 부하 또는 다른 유형의 부하)의 온도를 부하가 더 이상 동결되지 않는 온도(예컨대, 섭씨 0도 또는 그 근방의 온도)로 상승시키는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용될 때, "제상"이란 용어는, 부하(예컨대, 식품 부하 또는 다른 유형의 부하)의 열 에너지 또는 온도가 부하로의 무선 주파수(RF) 전력의 제공을 통해 상승되는 프로세스를 보다 넓게 의미한다. 따라서, 다양한 실시예에서, "제상 동작"은 임의의 초기 온도(예컨대, 섭씨 0도보다 높거나 그 아래의 임의의 초기 온도)를 갖는 부하에 대해 수행될 수 있으며, 그 제상 동작은 초기 온도보다 높은 임의의 최종 온도(예컨대, 섭씨 0도보다 높거나 그 아래의 최종 온도를 포함함)에서 중단될 수 있다. 즉, 본 명세서에서 설명된 "제상 동작" 및 "제상 시스템"은 대안적으로 "열 상승 동작" 및 "열 상승 시스템"으로 지칭될 수 있다. "제상"이란 용어는 단순히 냉동 부하의 온도를 섭씨 0도 또는 그 부근의 온도로 상승시킬 수 있는 방법 또는 시스템으로 본 발명의 적용을 제한하도록 해석되어서는 안된다. 일 실시예에서, 제상 동작은 식품 아이템의 온도를 섭씨 -1도 또는 그 근처의 온도에서의 완화된 상태로 올릴 수 있다.
부하의 질량은 부하를 원하는 온도(예를 들어, 섭씨 -1도)로 데우기에 충분한 에너지의 양을 결정하기 위한 기초로서 사용될 수 있다. 부하를 제상하는 데 필요한 에너지는 식 1을 사용하여 결정될 수 있다.
Q = m * c * ΔT
(식 1)
여기서, Q는 필요한 열 에너지의 양, m은 열 에너지가 적용되는 부하의 질량, c는 부하의 비열, ΔT는 열 에너지의 적용에 의해 부하에 영향을 주기 원하는 온도의 변화이다. 다양한 유형의 식품의 비열은 약 1-2 칼로리/(그램 ℃)인 경향이 있으며, 여기서 1 칼로리는 대략 4.1868 주울이다. 제상 시스템의 부하에 적용되는 온도의 변화는 일반적으로 약 20℃(섭씨) 내지 약 0℃이므로, ΔT는 약 20℃에서 추정될 수 있다. 따라서, 주어진 부하를 제상하는 데 필요한 열 에너지의 양(칼로리)은 부하 질량의 약 30 배(그램)로 추정될 수 있다. 일부 실시예에서, ΔT에 대한 값은 20℃인 것으로 가정되지 않고, 사용자에 의해 입력된 초기 온도에 기초하여 결정될 수 있음에 유의해야 한다.
"질량" 및 "중량"이란 용어는 본 명세서에서 때때로 상호 교환적으로 사용될 수 있지만, 두 용어는 주어진 물체(예컨대, 부하)가 함유하는 물질의 양의 척도를 설명하기 위해 사용된다는 것을 이해해야 한다. 제상 시스템의 캐비티 내의 부하의 질량의 초기 추정치는, 제상 시스템에 의해 RF 신호원(예컨대, 부하를 가열하기 위해 RF 에너지를 제공하는 것)과 캐비티 사이에 초기의 최상의 또는 허용 가능한 임피던스 매칭이 설정된 후에, 제상 시스템의 임피던스 매칭 조건(예컨대, 가변 구성요소 값, S11 파라미터 값 등)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에 따라, 부하의 질량은, (초기 매칭 설정 시의) 가변 임피던스 매칭 네트워크 내의 가변 구성요소들의 구성요소 값을, 시스템 제어기에 액세스 가능한 메모리 내에 저장되는 룩업 테이블(LUT)에 저장된 대응 구성요소 값과 비교함으로써 추정될 수 있다. 대안적으로, 부하의 질량은, (초기 매칭 설정 시의) RF 신호원에서의 반사 전력, 전달 대 반사 전력비(S11 파라미터), 또는 VSWR(voltage standing wave ratio)을, LUT에 저장된 대응 S11 파라미터 값 또는 VSWR 값과 비교함으로써 추정될 수 있다. RF 신호 파라미터(예컨대, RF 신호 전력 레벨), 가열 시간, 및 다른 적용 가능한 파라미터를 결정하기 위해, 부하를 원하는 온도(예를 들어, 섭씨 -1도)로 데우기에 충분한 에너지의 양이 사용될 수 있다. 본 명세서에서 설명될 때, "RF 신호 전력 레벨"은 제상 동작 동안 부하에 적용되는 전자기 에너지로 변환될 RF 신호의 진폭을 지칭하며, RF 신호 전력 레벨은 동작 전체에 걸쳐 변할 수 있다. 본 명세서에 설명될 때, "가열 시간"은 RF 신호에 대응하는 전자기 에너지가 제상 동작 동안 부하에 적용되는 시간의 양을 지칭한다. 이러한 방식으로, 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 에너지의 양이 주어지면, 제상 동작의 전체에 걸쳐 사용될 원하는 RF 신호 파라미터(예컨대, 전력 레벨(들))는 본 시스템의 실시예에 의해 결정될 수 있다. 부가적으로, 원하는 온도 및 원하는 RF 신호 파라미터로 부하를 데우기에 충분한 에너지의 양이 주어지면, 총 가열(제상) 시간은 본 시스템의 실시예에 의해 결정될 수 있다.
부하의 초기 온도는, 제상 시스템에 알려져 있지 않은 경우, 시스템에 의해 사전 결정된 값(예컨대, -20℃)인 것으로 가정될 수 있다. 그러나, 이 가정이 항상 정확한 것은 아니며, 이는 가정된 온도에 기초하여 제상 시스템에 의해 수행되는 질량 추정의 정확성에 영향을 줄 수 있다. 구체적으로, 더 작은 질량을 갖는 더 따뜻한 부하가 더 큰 질량을 갖는 더 차가운 부하와 유사한 임피던스 매칭 조건을 가질 수 있다. 그러나, 제상 시스템에 의해 부하가 가열됨에 따라, 부하의 전기 임피던스(및 이에 대응하여 캐비티의 임피던스)가 변한다. 결과적으로, 제상 시스템의 가변 임피던스 매칭 회로는 제상 동작 동안에 반복적으로 재구성되어 RF 신호원과 캐비티(플러스 부하) 사이에 허용 가능한 임피던스 매칭을 설정 및 재설정할 수 있다.
온도와 무관하게, 더 작은 질량을 갖는 부하는 더 큰 질량을 갖는 부하에 비해 가열될 때 더 큰 전기 임피던스 변화율을 가질 수 있다. RF 신호원에서의 S11 파라미터 값과 VSWR(voltage standing wave ratio )은 각각 일반적으로 RF 신호원과 캐비티(플러스 부하) 사이의 임피던스 매칭의 품질을 나타낸다. 따라서, 제상 동작이 수행될 때의 S11 파라미터 또는 VSWR의 변화율은 부하의 전기 임피던스 변화율을 나타낸다. 따라서, RF 신호원에서의 S11 파라미터 또는 VSWR의 변화율을 분석하고 S11 또는 VSWR 변화율을 비교하여 부하의 질량에 대한 시스템의 초기 추정치를 개량(refine)(즉, 업데이트)함으로써 주어진 부하의 질량의 보다 정확한 추정치가 획득될 수 있다.
S11 또는 VSWR 변화율은, RF 신호원과 캐비티 사이에서의 초기 임피던스 매칭의 설정 후에 제상 동작이 수행되고 있는 동안 S11 파라미터 값 또는 VSWR 값을 (예컨대, 시스템 제어기 및 전력 검출 회로에 의해) 주기적으로 측정하고, 그런 다음 부하의 임피던스 변화에 의해 시간에 따라 S11 파라미터 또는 VSWR가 변화하는 경사를 결정함으로써 결정될 수 있다.
그런 다음, 결정된 S11 변화율 또는 VSWR 변화율은, 저장된 S11 또는 VSWR 변화율(때로는 저장된 파라미터 변화율로 지칭됨) 및 제상 시스템의 특성화를 통해 이전에 획득된 대응하는 부하 질량과 비교될 수 있다. 예를 들어, 제상 시스템의 메모리 디바이스에 저장된 LUT는 다수의 엔트리를 포함할 수 있는데, 각각의 엔트리는 부하에 대해 수행된 제상 동작 동안 측정된 SWR 및/또는 VSWR 변화율, 제상 동작 동안 공급된 RF 전력 레벨, 및 대응하는 부하 질량(예컨대, 제상 시스템의 특성화 동안 확인됨)을 정의한다. 제상 시스템의 S11 또는 VSWR 변화율을 결정한 후, 시스템 제어기는 해당 엔트리와 관련된 부하 질량을 결정하기 위해 LUT의 대응하는 엔트리를 식별할 수 있다. 그런 다음, 시스템 제어기는 식별된 LUT 엔트리의 부하 질량이 되도록 초기 질량 추정치를 개량한다.
그런 다음, 개량된 질량 추정치에 기초하여 개량된 제상 에너지 추정치(예컨대, 부하가 약 -1℃의 온도와 같은 목표 완료 온도에 도달하기 위해 요구되는 RF 에너지의 양에 대응함)가 결정될 수 있다. 그런 다음, 개량된 제상 에너지 추정치에 기초하여 개량된 신호 파라미터(예컨대, 적용될 RF 에너지의 양 및/또는 RF 에너지가 적용되어야 할 시간의 양)가 결정될 수 있다. 이러한 방식으로 부하의 질량 추정치를 개량함으로써, 캐비티에 적용할 RF 에너지의 양 및 적용되어야 하는 시간의 양과 같은 원하는 RF 신호 파라미터가 보다 정확하게 결정될 수 있다. 사용자는 일반적으로 제상 동작에 소요되는 시간을 통보받을 때 정확성을 원할 수 있다. 또한, 부하에 적용될 RF 에너지의 양을 정확하게 추정하면 제상 시스템의 보다 에너지 효율적인 동작을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 예시적 실시예에 따른 제상 시스템(100)의 사시도이다. 제상 시스템(100)은 제상 캐비티(110)(예컨대, 도 3, 7, 11의 캐비티(360, 760, 1174)), 제어 패널(120), 하나 이상의 RF 신호원(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(340, 720, 1120)), 전력 공급부(예컨대, 도 3, 7의 전력 공급부(326, 726)), 제 1 전극(170)(예컨대, 도 3, 7, 11의 전극(340, 740, 1170)), 제 2 전극(172)(예컨대, 도 7, 11의 전극(750, 1172)), 임피던스 매칭 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 회로(334, 370, 734, 772, 1160)), 전력 검출 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 전력 검출 회로(330, 730, 730', 730", 1180)), 및 시스템 제어기(예컨대,도 3, 7, 11의 시스템 제어기(312, 712, 1130))를 포함한다. 제상 캐비티(110)는 상부, 하부, 측부, 및 후부 캐비티 벽(111, 112, 113, 114, 115)의 내부 표면 및 도어(116)의 내부 표면에 의해 형성된다. 도어(116)가 닫히면, 제상 캐비티(110)는 밀폐된 에어 캐비티를 형성한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "에어 캐비티"라는 용어는 공기 또는 다른 기체를 포함하는 밀폐 영역(예컨대, 제상 캐비티(110))을 의미할 수 있다.
"불균형" 실시예에 따르면, 제 1 전극(170)은 캐비티 벽(예컨대, 상부 벽(111))에 근접하게 배열되고, 제 1 전극(170)은 나머지 캐비티 벽들(예컨대, 벽(112-115) 및 도어(116))로부터 전기적으로 격리되며, 나머지 캐비티 벽들은 접지된다. 이러한 구성에서, 시스템은 캐패시터로서 간략하게 모델링될 수 있고, 여기서 제 1 전극(170)은 하나의 전도성 플레이트(또는 전극)로서 기능하고, 접지된 캐비티 벽들(예컨대, 벽(112-115))은 제 2 전도성 플레이트(또는 전극)으로서 기능하며, 에어 캐비티(그 안에 포함된 임의의 부하를 포함함)는 제 1 전도성 플레이트와 제 2 전도성 플레이트 간의 유전 매체로서 기능한다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 비전도성 배리어(예컨대, 도 3, 7의 배리어(362)가 시스템(100)에 포함될 수도 있고, 비전도성 배리어는 하부 캐비티 벽(112)으로부터 부하를 전기적 및 물리적으로 격리시키도록 기능할 수 있다. 도 1은 상부 벽(111)에 근접하게 있는 제 1 전극(170)을 도시하고 있지만, 이와 달리 제 1 전극(170)은, 전극(172-175)으로 표시된 바와 같이, 다른 벽(112-115) 중 임의의 것에 근접해 있을 수 있다.
"균형" 실시예에 따르면, 제 1 전극(170)은 제 1 캐비티 벽(예컨대, 상부 벽(111))에 근접하게 배열되고, 제 2 전극(172)은 반대편의 제 2 캐비티 벽(예컨대, 하부 벽(112))에 근접하게 배열되고, 제 1 및 제 2 전극(170, 172)은 나머지 캐비티 벽(예컨대, 벽(113-115) 및 도어(116))으로부터 전기적으로 격리된다. 이러한 구성에서, 시스템은 또한 캐패시터로서 간략하게 모델링될 수 있고, 여기서 제 1 전극(170)은 하나의 전도성 플레이트(또는 전극)로서 기능하고, 제 2 전극(172)은 제 2 전도성 플레이트(또는 전극)로서 기능하며, 에어 캐비티(그 안에 포함된 임의의 부하를 포함함)는 제 1 전도성 플레이트와 제 2 전도성 플레이트 간의 유전 매체로서 기능한다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 비전도성 배리어(예컨대, 배리어(도 7, 11의 배리어(762, 1156))가 시스템(100)에 포함될 수도 있고, 비전도성 배리어는 제 2 전극(172) 및 하부 캐비티 벽(112)으로부터 부하를 전기적 및 물리적으로 격리시키도록 기능할 수 있다. 도 1은 상부 벽(111)에 근접하게 있는 제 1 전극(170)과, 하부 벽(112)에 근접하게 있는 제 2 전극(172)을 도시하고 있지만, 이와 달리 제 1 및 제 2 전극(170, 172)은 다른 반대쪽 벽에 근접하게 있을 수 있다(예컨대, 제 1 전극은 벽(113)에 근접한 전극(173)일 수 있고, 제 2 전극은 벽(114)에 근접한 전극(174)일 수 있음).
실시예에 따르면, 제상 시스템(100)의 동작시에, 사용자(도시되지 않음)는 하나 이상의 부하(예컨대, 식품 및/또는 액체)를 제상 캐비티(110)에 배치할 수 있고, 또한 부하의 특성을 특정하는 제어 패널(120)을 통해 선택적으로 입력을 제공할 수 있다. 예컨대, 특정된 특성은 부하의 대략적인 질량을 포함할 수 있다. 또한, 특정된 부하 특성은 부하를 형성하는 재료(들)(예컨대, 고기, 빵, 액체)를 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 부하 특성은 일부 다른 방식으로, 예를 들어 부하 패키징 상의 바코드를 스캐닝함으로써 혹은 부하 내에 내장되거나 부하 상의 RFID 태그로부터 무선 주파수 식별(RFID) 신호를 수신함으로써 획득될 수 있다. 어떤 방식이든, 나중에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 이러한 부하 특성에 관한 정보는 시스템 제어기(예컨대, 도 3, 7, 11의 시스템 제어기(312, 712, 1130))가 제상 동작 시작시에 시스템의 임피던스 매칭 네트워크에 대한 초기 상태를 설정할 수 있게 하며, 여기서 초기 상태는 부하로의 최대 RF 전력 전달을 가능하게 하는 최적의 상태에 비교적 가까울 수 있다. 이와 달리, 제상 동작을 시작하기 전에 부하 특성이 입력되거나 수신되지 않을 수 있으며, 시스템 제어기는 임피던스 매칭 네트워크에 대한 디폴트 초기 상태를 설정할 수 있다.
제상 동작을 시작하기 위해, 사용자는 제어 패널(120)을 통해 입력을 제공할 수 있다. 이에 응답하여, 시스템 제어기는, RF 신호원(들)(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(320, 720, 1120))으로 하여금, 불균형 실시예에서는 제 1 전극(170)에 RF 신호를 공급하고, 또는 균형 실시예에서는 제 1 및 제 2 전극(170, 172) 양쪽에 RF 신호를 공급하게 하며, 이에 응답하여 전극(들)은 전자기 에너지를 제상 캐비티(110)로 방사한다. 전자기 에너지는 부하의 열 에너지를 증가시킨다(즉, 전자기 에너지는 부하가 데워지게 함).
제상 동작시에, 부하의 임피던스(또한 그에 따라 캐비티(110) 플러스 부하의 총 입력 임피던스)는 부하의 열 에너지가 증가함에 따라 변한다. 임피던스 변화는 부하로의 RF 에너지 흡수를 변경시키고, 그에 따라 반사 전력의 크기를 변경시킨다. 실시예에 따르면, 전력 검출 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 전력 검출 회로(330, 730, 1180))는 RF 신호원(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(320, 720, 1120))과 전극(들)(170, 172) 사이의 전송 경로(예컨대, 도 3, 7, 11의 전송 경로(328, 728, 1148)를 따라 반사 전력을 연속적 또는 주기적으로 측정한다. 이들 측정에 기초하여, 도 3, 7, 11의 시스템 제어기(312, 712, 1130)는, 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 제상 동작의 완료를 검출할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 임피던스 매칭 네트워크는 가변적이며, 반사 전력 측정(또는 전달 전력 측정 및 반사 전력 측정 모두)에 기초하여, 시스템 제어기는 제상 동작시에 임피던스 매칭 네트워크의 상태를 변경하여 부하에 의한 RF 전력의 흡수를 증가시킬 수 있다.
도 1의 제상 시스템(100)은 카운터 탑(counter-top) 유형의 기기로서 구현된다. 다른 실시예에서, 제상 시스템(100)은 전자레인지 조리 동작을 수행하기 위한 구성요소 및 기능을 포함할 수도 있다. 이와 달리, 제상 시스템의 구성요소는 다른 유형의 시스템 또는 기기에 통합될 수 있다. 예컨대, 도 2는 제상 시스템(210, 220)의 다른 예시적 실시예를 포함하는 냉장고/냉동고 기기(200)의 사시도이다. 보다 구체적으로, 제상 시스템(210)은 시스템(200)의 냉동실(212) 내에 통합되는 것으로 도시되어 있으며, 제상 시스템(220)은 시스템의 냉장실(222) 내에 통합되는 것으로 도시되어 있다. 실제 냉장고/냉동고 기기는 제상 시스템(210, 220) 중 하나만을 포함할 것이지만, 간결하게 양쪽의 실시예를 전달하기 위해 양쪽 모두가 도 2에 도시되어 있다.
제상 시스템(100)과 유사하게, 각각의 제상 시스템(210, 220)은 제상 캐비티, 제어 패널(214, 224), 하나 이상의 RF 신호원(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(320, 720, 1120)), 전원 공급 장치(예컨대, 도 3, 7의 전원 공급 장치(326, 726)), 제 1 전극(예컨대, 도 3, 7, 11의 전극(340, 740, 1170)), 제 2 전극(172)(예컨대, 도 3, 7, 11의 격납 구조물(366), 전극(750)), 임피던스 매칭 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 회로(334, 370, 734, 772, 1160)), 전력 검출 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 전력 검출 회로(330, 730, 1180)), 및 시스템 제어기(예컨대, 도 3, 7, 11의 시스템 제어기(312, 712, 1130))를 포함한다. 예컨대, 제상 캐비티는 서랍의 하부, 측부, 전방 및 후방 벽의 내부 표면, 및 서랍이 슬라이딩되는 고정형 선반(216, 226)의 내부 상부 표면에 의해 형성될 수 있다. 서랍이 선반 아래에서 완전히 슬라이딩되면, 서랍과 선반은 밀폐된 에어 캐비티를로서 상기 캐비티를 형성한다. 제상 시스템(210, 220)의 구성요소 및 기능은 다양한 실시예에서 제상 시스템(100)의 구성요소 및 기능과 실질적으로 동일할 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 각각의 제상 시스템(210, 220)은 시스템(210, 220)이 배치되어 있는 냉동실 또는 냉장실(212, 222)과 각각 충분한 열적 통신(thermal communication)을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 제상 동작의 완료 후, 부하가 시스템(210, 220)으로부터 제거될 때까지 부하는 안전한 온도(즉, 식품 부패가 지연되는 온도)로 유지될 수 있다. 보다 구체적으로, 냉동고 기반의 제상 시스템(210)에 의한 제상 동작의 완료시에, 제상된 부하가 포함되어 있는 캐비티는 냉동실(212)과 열적으로 통신할 수 있고, 부하가 캐비티로부터 즉시 제거되지 않으면, 부하는 다시 냉동될 수 있다. 마찬가지로, 냉장고 기반의 제상 시스템(220)에 의한 제상 동작의 완료시에, 제상된 부하가 포함되어 있는 캐비티는 냉장실(222)과 열적으로 통신할 수 있고, 부하가 캐비티로부터 즉시 제거되지 않으면, 부하는 냉장실(222) 내의 온도로 제상 상태에서 유지될 수 있다.
당업자는, 본 명세서의 설명에 기초하여, 제상 시스템의 실시예가 다른 구성을 갖는 시스템 또는 기기에 또한 포함될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 독립형 기기, 전자파 오븐 기기, 냉동고, 및 냉장고에서의 상기한 제상 시스템의 구현은 이러한 유형의 시스템으로만 실시예의 사용을 제한하도록 의도한 것은 아니다.
제상 시스템(100, 200)이 서로에 대해 특히 상대적인 배향으로 그 구성요소들과 함께 도시되어 있지만, 다양한 구성요소가 상이하게 배향될 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 다양한 구성요소의 물리적 구성이 상이할 수 있다. 예컨대, 제어 패널(120, 214, 224)은 더 많거나, 더 적거나, 상이한 사용자 인터페이스 요소를 가질 수 있고, 및/또는 사용자 인터페이스 요소는 상이하게 배열될 수 있다. 또한, 실질적으로 입방형의 제상 캐비티(110)가 도 1에 도시되어 있지만, 다른 실시예에서 제상 캐비티가 상이한 형상(예컨대, 원통형, 등)을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 제상 시스템(100, 210, 220)은 도 1, 2에 구체적으로 도시되지 않은 추가적인 구성요소(예컨대, 팬, 고정형 또는 회전형 판, 트레이, 전기 코드, 등)를 포함할 수 있다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 불균형 제상 시스템(300)(예컨대, 도 1, 2의 제상 시스템(100, 210, 220))의 단순화된 블록도이다. 제상 시스템(300)은 실시예에서 RF 서브시스템(310), 제상 캐비티(360), 사용자 인터페이스(380), 시스템 제어기(312), RF 신호원(320), 전원 공급 및 바이어스 회로(326), 가변 임피던스 매칭 네트워크(370), 전극(340), 격납 구조물(366), 및 전력 검출 회로(330)를 포함한다. 또한, 다른 실시예에서, 제상 시스템(300)은 온도 센서(들), 및/또는 적외선(IR) 센서(들)를 포함할 수 있지만, 이들 센서 구성요소들 중 일부 또는 전부가 제외될 수 있다. 도 3이 설명 및 기재의 편의를 위한 제상 시스템(300)의 단순화된 표현이고, 추가적인 기능 및 특징을 제공하기 위해 다른 디바이스 및 구성요소를 실제 실시예가 포함할 수 있으며, 및/또는 제상 시스템(300)이 보다 큰 전기 시스템의 일부일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
사용자 인터페이스(380)는, 예를 들어 사용자가 제상 동작을 위한 파라미터(예컨대, 제상되어야 하는 부하의 특성, 등)에 관한 입력을 시스템에게 제공할 수 있게 하는 제어 패널(예컨대, 도 1, 2의 제어 패널(120, 214, 224)), 시작 및 취소 버튼, 기계식 제어 장치(예들 들면, 도어/서랍 오픈 래치), 등에 대응할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스는 제상 동작의 상태를 나타내는 사용자 인지 가능한 출력(예컨대, 카운트다운 타이머, 제상 동작의 진행 또는 완료를 나타내는 가시적 표시, 및/또는 제상 동작의 완료를 나타내는 가청음) 및 기타 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
제상 시스템(300)의 일부 실시예는 온도 센서(들), 및/또는 IR 센서(들)(390)를 포함할 수 있다. 온도 센서(들) 및/또는 IR 센서(들)는 제상 동작시에 부하(364)의 온도가 감지될 수 있게 하는 위치에 위치 설정될 수 있다. 시스템 제어기(312)에 제공되는 경우, 온도 정보는, 시스템 제어기(312)로 하여금, RF 신호원(320)에 의해 공급된 RF 신호의 전력을(예컨대, 전원 공급 및 바이어스 회로(326)에 의해 제공되는 바이어스 및/또는 공급 전압을 제어함으로써) 변경하고, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)의 상태를 조정하고, 및/또는 제상 동작이 언제 종결되어야 하는지를 판정할 수 있게 한다. 시스템 제어기(312)는 예를 들어 RF 신호원(320)에 의해 공급된 RF 신호에 대한 원하는 전력 레벨을 결정하고, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)에 대한 초기 설정을 결정하고, 및/또는 제상 동작을 위한 대략적인 지속시간을 결정하는 데 이 정보를 사용할 수 있다.
RF 서브시스템(310)은 실시예에서 시스템 제어기(312), RF 신호원(320), 제 1 임피던스 매칭 회로(334)(본 명세서에서는 "제 1 매칭 회로"), 전원 공급 및 바이어스 회로(326), 및 전력 검출 회로(330)를 포함한다. 시스템 제어기(312)는 하나 이상의 범용 또는 특수 목적 프로세서(예컨대, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, ASIC, 등), 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리(예컨대, RAM, ROM, 플래시, 다수의 레지스터, 등), 하나 이상의 통신 버스, 및 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 시스템 제어기(312)는 사용자 인터페이스(380), RF 신호원(320), 가변 임피던스 매칭 네트워크(370), 전력 검출 회로(330), 및 센서(390)(포함된 경우)에 연결된다. 시스템 제어기(312)는 사용자 인터페이스(380)를 통해 수신된 사용자 입력을 나타내는 신호를 수신하고, 전력 검출 회로(330)로부터 RF 신호 반사 전력(및 가능하게는 RF 신호 전달 전력)을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된다. 수신된 신호 및 측정에 응답하여, 시스템 제어기(312)는 제어 신호를 전원 공급 및 바이어스 회로(326)에 또한 RF 신호원(320)의 RF 신호 생성기(322)에 제공한다. 또한, 시스템 제어기(312)는 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)에 제어 신호를 제공하여, 네트워크(370)가 그 상태 또는 구성을 변경하게 한다.
제상 캐비티(360)는 제상될 부하(364)가 배치될 수 있는 에어 캐비티에 의해 분리된 제 1 및 제 2 평행 플레이트 전극을 갖는 용량성 제상 구성을 포함한다. 예컨대, 제 1 전극(340)은 에어 캐비티 위에 위치 설정될 수 있고, 제 2 전극은 격납 구조물(366)의 일부에 의해 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 격납 구조물(366)은 하부 벽, 상부 벽, 및 측부 벽을 포함할 수 있고, 이들 내부 표면은 캐비티(360)(예컨대, 도 1의 캐비티(110))를 형성한다. 실시예에 따르면, 캐비티(360)는 제상 동작시에 캐비티(360)로 유입되는 전자기 에너지를 수용하기 위해(예컨대, 도 1의 도어(116)를 갖고서 또는 도 2의 선반(216, 226) 아래에서 닫혀진 선반을 슬라이딩함으로써) 밀봉될 수 있다. 시스템(300)은 제상 동작시에 밀봉 부분이 손상되지 않음을 확실히 하는 하나 이상의 인터로크 메카니즘을 포함할 수 있다. 밀봉 부분이 파기된 것을 하나 이상의 인터로크 메카니즘이 표시하면, 시스템 제어기(312)는 제상 동작을 중단할 수 있다. 실시예에 따르면, 격납 구조물(366)은 적어도 부분적으로 전도성 재료로 형성되고, 격납 구조물의 전도성 부분(들)은 접지될 수 있다. 이와 달리, 캐비티(360)의 하부 표면에 대응하는 격납 구조물(366)의 적어도 일부는 전도성 재료로 형성되고 접지될 수 있다. 어느 방식이든, 격납 구조물(366)(또는 제 1 전극(340)과 평행한 격납 구조물(366)의 적어도 일부)은 용량성 제상 구성의 제 2 전극으로서 기능한다. 부하(364)와 캐비티(360)의 접지된 하부 표면 간의 직접적인 접촉을 피하기 위해, 비전도성 배리어(362)가 캐비티(360)의 하부 표면 위에 위치 설정될 수 있다.
본질적으로, 제상 캐비티(360)는 제상될 부하(364)가 배치될 수 있는 에어 캐비티에 의해 분리된 제 1 및 제 2 평행 플레이트 전극(340, 366)을 갖는 용량성 제상 구성을 포함한다. 전극(340)과 격납 구조물(366)의 반대쪽 표면(예컨대, 제 2 전극으로서 기능하는 하부 표면)과의 사이의 거리(352)를 정의하도록 격납 구조물(366) 내에 제 1 전극(340)이 위치 설정되고, 여기서 거리(352)는 실시예에서 캐비티(360)를 서브 공진 캐비티(a sub-resonant cavity)로 되게 한다.
다수의 실시예에서, 거리가 더 작거나 클 수도 있지만, 거리(352)는 약 0.10미터 내지 약 1.0미터의 범위에 있다. 실시예에 따르면, 거리(352)는 RF 서브시스템(310)에 의해 생산된 RF 신호의 하나의 파장보다 작다. 즉, 상기한 바와 같이, 캐비티(360)는 서브 공진 캐비티이다. 일부 실시예에서, 거리(352)는 RF 신호의 하나의 파장의 대략 절반보다 작다. 다른 실시예에서, 거리(352)는 RF 신호의 하나의 파장의 대략 1/4보다 작다. 또 다른 실시예에서, 거리(352)는 RF 신호의 하나의 파장의 대략 1/8보다 작다. 또 다른 실시예에서, 거리(352)는 RF 신호의 하나의 파장의 대략 1/50보다 작다. 또 다른 실시예에서, 거리(352)는 RF 신호의 하나의 파장의 대략 1/100보다 작다.
일반적으로, 보다 낮은 동작 주파수(예컨대, 10 메가헤르츠(MHz)와 100MHz 사이의 주파수)를 위해 설계된 시스템(300)은 하나의 파장의 보다 작은 부분인 거리(352)를 갖도록 설계될 수 있다. 예컨대, 시스템(300)이 약 10MHz의 동작 주파수(약 30미터의 파장에 대응함)로 RF 신호를 생성하도록 설계되고, 거리(352)가 약 0.5미터로 되도록 선택되는 경우에, 거리(352)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/60이다. 반대로, 시스템(300)이 약 300MHz의 더 높은 동작 주파수(약 1미터의 파장에 대응함)로 설계되고, 거리(352)가 약 0.5미터로 되도록 선택되는 경우에, 거리(352)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/2이다.
전극(340)과 격납 구조물(366) 간의 동작 주파수 및 거리(352)가 서브 공진 내부 캐비티(360)를 형성하도록 선택됨에 따라, 제 1 전극(340) 및 격납 구조물(366)은 용량적으로 결합된다. 보다 구체적으로, 제 1 전극(340)은 캐패시터의 제 1 플레이트와 유사함을 보일 수 있고, 격납 구조물(366)은 캐패시터의 제 2 플레이트와 유사함을 보일 수 있으며, 부하(364), 배리어(362), 및 캐비티(360) 내의 에어는 캐패시터 유전체와 유사함을 보일 수 있다. 따라서, 제 1 전극(340)은 이와 달리 본 명세서에서 "애노드"로 지칭될 수 있고, 격납 구조물(366)은 이와 달리 본 명세서에서 "캐소드"로 지칭될 수 있다.
본질적으로, 제 1 전극(340) 및 격납 구조물(366)을 가로지르는 전압은 캐비티(360) 내의 부하(364)를 가열한다. 다수의 실시예에 따르면, 시스템이 전극(340)과 격납 구조물(366) 간의 전압을 보다 낮게 또는 보다 높게 생성하도록 구성될 수도 있지만, RF 서브시스템(310)은 전극(340)과 겹납 구조물(366) 간의 전압을, 일 실시예에서는 약 90볼트 내지 약 3,000볼트의 범위로, 또는 다른 실시예에서는 약 3,000볼트 내지 10,000볼트로 생성하기 위해 RF 신호를 생성하도록 구성된다.
실시예에서, 제 1 전극(340)은 제 1 매칭 회로(334), 가변 임피던스 매칭 네트워크(370), 및 전도성 전송 경로를 통해 RF 신호원(320)에 전기적으로 결합된다. 제 1 매칭 회로(334)는 RF 신호원(320)의 임피던스(예컨대, 약 10옴 미만)로부터 중간 임피던스(예컨대, 50옴, 75옴, 또는 몇몇의 다른 값)로 임피던스 변환을 수행하도록 구성된다. 실시예에 따르면, 전도성 전송 경로는 직렬로 연결되어 있으며 집합적으로 전송 경로로서 지칭되는 복수의 도체(328-1, 328-2 및 328-3)를 포함한다. 실시예에 따르면, 전도성 전송 경로(328)는 불균형 RF 신호(즉, 접지에 대해 기준으로 되는 단일 RF 신호)를 운반하도록 구성되는 "불균형" 경로이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 커넥터(도시되지 않았지만, 각각이 메일(male) 및 피메일(female) 커넥터 부분을 가짐)는 전송 경로(328)를 따라 전기적으로 결합될 수 있고, 커넥터들 간의 전송 경로(328)의 부분은 동축 케이블 또는 다른 적절한 커넥터를 포함할 수 있다. 이러한 연결은 도 7에 도시되어 있으며 나중에 설명된다(예컨대, 커넥터(736, 738), 및 그 커넥터(736, 738) 간의 동축 케이블과 같은 도체(728-3)를 포함함).
나중에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 회로(370)는(예컨대, 약 1,000옴 내지 약 4,000옴 또는 그보다 큰 옴과 같은 수백 또는 수천 옴의 순으로) 부하(364)에 의해 변경되는 바와 같이 상기한 중간 임피던스로부터 제상 캐비티(320)의 입력 임피던스로의 임피던스 변환을 수행하도록 구성된다. 실시예에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 수동형 구성요소(예컨대, 인덕터, 캐패시터, 레지스터)의 네트워크를 포함한다.
하나의 보다 구체적인 실시예에 따르면, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 캐비티(360) 내에 위치 설정되고 제 1 전극(340)에 전기적으로 결합되는 복수의 고정값 집중형 인덕터(fixed-value lumped inductors)(예컨대, 도 4a의 인덕터(412-414))를 포함한다. 또한, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 캐비티(360)의 내부 또는 외부에 위치될 수 있는 복수의 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 4a, 5a의 네트워크(410, 411, 500))를 포함한다. 다른 보다 구체적인 실시예에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 캐비티(360)의 내부 또는 외부에 위치될 수 있는 복수의 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 4a, 5a의 네트워크(442, 446, 540))를 포함한다. 각각의 가변 인덕턴스 또는 캐패시턴스 네트워크 각각에 의해 제공되는 인덕턴스 또는 캐패시턴스 값은, 나중에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 시스템 제어기(312)로부터의 제어 신호를 사용하여 설정된다. 어느 경우에도, 계속 변하는 캐비티와 부하 임피던스를 동적으로 매칭시키기 위해 제상 동작의 과정 상에서 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)의 상태를 변경함으로써, 부하(364)에 의해 흡수되는 RF 전력의 양은 제상 동작시에 부하 임피던스의 변화에도 불구하고 높은 레벨로 유지될 수 있다.
실시예에 따르면, RF 신호원(320)은 RF 신호 생성기(322) 및 전력 증폭기(예컨대, 하나 이상의 전력 증폭기 스테이지(324, 325)를 포함함)를 포함한다. 연결부(314) 상에서 시스템 제어기(312)에 의해 제공되는 제어 신호에 응답하여, RF 신호 생성기(322)는 ISM(산업, 과학, 및 의료) 대역에서 주파수를 갖는 발진 전기 신호를 생성하도록 구성되지만, 시스템은 다른 주파수 대역에서의 동작을 지원하도록 변경될 수 있다. RF 신호 생성기(322)는 다수의 실시예에서 상이한 전력 레벨 및/또는 상이한 주파수의 발진 신호를 생성하도록 제어될 수 있다. 예컨대, RF 신호 생성기(322)는, VHF(very high frequency) 범위(예컨대, 약 30MHz 내지 약 300MHz)에서 발진하는 신호, 약 10.0MHz 내지 약 100MHz의 주파수 범위에서 발진하는 신호, 및/또는 약 100MHz 내지 약 3.0GHz의 주파수 범위에서 발진하는 신호를 생성할 수 있다. 일부 바람직한 주파수는 예를 들어 13.56MHz(+/-5%), 27.125MHz(+/-5%), 40.68MHz(+/-5%), 및 2.45GHz(+/-5%)일 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 예를 들어 RF 신호 생성기(322)는 약 40.66MHz 내지 약 40.70MHz 범위에서 또한 약 10데시벨-밀리와트(dBm) 내지 약 15dBm 범위의 전력 레벨에서 발진하는 신호를 생성할 수 있다. 이와 달리, 발진 주파수 및/또는 전력 레벨은 보다 낮거나 높을 수 있다.
도 3의 실시예에서, 전력 증폭기는 드라이버 증폭기 스테이지(324) 및 최종 증폭기 스테이지(325)를 포함한다. 전력 증폭기는 RF 신호 생성기(322)로부터 발진 신호를 수신하고, 신호를 증폭시켜 전력 증폭기의 출력에서 상당히 높은 전력 신호를 생성하도록 구성된다. 예컨대, 출력 신호는 약 100와트 내지 약 400와트 또는 그보다 큰 범위의 전력 레벨을 가질 수 있다. 전력 증폭기에 의해 인가되는 이득은 전원 공급 및 바이어스 회로(326)에 의해 각각의 증폭기 스테이지(324, 325)에 제공되는 게이트 바이어스 전압 및/또는 드레인 공급 전압을 사용하여 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 전원 공급 및 바이어스 회로(326)는, 시스템 제어기(312)로부터 수신된 제어 신호에 따라, 바이어스 및 공급 전압을 각각의 RF 증폭기 스테이지(324, 325)에 제공한다.
실시예에서, 각각의 증폭기 스테이지(324, 325)는 입력 단자(예컨대, 게이트 또는 제어 단자) 및 2개의 전류 운반 단자(예컨대, 소스 및 드레인 단자)를 갖는 전계 효과 트랜지스터(FET)와 같은 전력 트랜지스터로서 구현된다. 임피던스 매칭 회로(미도시)는, 다수의 실시예에서, 드라이버와 최종 증폭기 스테이지(325) 간에 드라이버 증폭기 스테이지(324)의 입력(예컨대, 게이트), 및/또는 최종 증폭기 스테이지(325)의 출력(예컨대, 드레인 단자)에 결합될 수 있다. 실시예에서, 증폭기 스테이지(324, 325)의 각각의 트랜지스터는 LDMOSFET(laterally diffused metal oxide semiconductor FET) 트랜지스터를 포함한다. 그러나, 트랜지스터가 임의의 특정 반도체 기술로 제한되도록 의도되지 않으며, 다른 실시예에서, 각각의 트랜지스터가 갈륨 질화물(GaN) 트랜지스터, 다른 유형의 MOSFET 트랜지스터, 양극성 접합 트랜지스터(BJT), 또는 다른 반도체 기술을 이용하는 트랜지스터로서 실현될 수 있음을 유의해야 한다.
도 3에서, 전력 증폭기 구성은 다른 회로 구성요소에 다른 방식으로 결합된 2개의 증폭기 스테이지(324, 325)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 전력 증폭기 구성은 다른 증폭기 토폴로지를 포함할 수 있고, 및/또는 증폭기 구성은(예컨대, 도 7의 증폭기(724)의 실시예에서 도시된 바와 같이) 단 하나의 증폭기 스테이지, 또는 2개보다 많은 증폭기 스테이지를 포함할 수 있다. 예컨대, 전력 증폭기 구성은 단일 종단형 증폭기, 도허티 증폭기, SMPA(Switch Mode Power Amplifier), 또는 다른 유형의 증폭기의 다양한 실시예를 포함할 수 있다.
제상 캐비티(360) 및 그 제상 캐비티(360) 내에 위치 설정된 임의의 부하(364)(예컨대, 식품, 액체, 등)는 제 1 전극(340)에 의해 캐비티(360)로 방사되는 전자기 에너지(또는 RF 전력)에 대한 누적 부하를 제공한다. 보다 구체적으로, 캐비티(360) 및 부하(364)는 본 명세서에서 "캐비티 플러스 부하 임피던스"로 지칭되는 임피던스를 시스템에 제공한다. 캐비티 플러스 부하 임피던스는 부하(364)의 온도가 증가함에 따라 제상 동작시에 변한다. 캐비티 플러스 부하 임피던스는 RF 신호원(320)과 전극(340) 사이에서 전도성 전송 경로(328)를 따라 반사된 신호 전력의 크기에 직접적인 영향을 미친다. 대부분의 경우에, 캐비티(360)로 전달된 신호 전력의 크기를 최대화하는 것, 및/또는 전도성 전송 경로(328)를 따라 반사 신호 대 전달 신호 전력비를 최소화하는 것이 바람직하다.
RF 신호 생성기(320)의 출력 임피던스를 캐비티 플러스 부하 임피던스에 적어도 부분적으로 매칭시키기 위해, 실시예에서, 제 1 매칭 회로(334)는 전송 경로(328)를 따라 전기적으로 결합된다. 제 1 매칭 회로(334)는 다양한 구성들 중 임의의 것을 가질 수 있다. 실시예에 따르면, 제 1 매칭 회로(334)는 고정된 구성요소들(즉, 비가변(non-variable) 구성요소 값을 갖는 구성요소)를 포함하지만, 다른 실시예에서, 제 1 매칭 회로(334)는 하나 이상의 가변 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 매칭 회로(334)는, 다수의 실시예에서, 인덕턴스/캐패시턴스(LC) 네트워크, 직렬 인덕턴스 네트워크, 션트(shunt) 인덕턴스 네트워크, 또는 대역 통과, 고역 통과 및 저역 통과 회로의 조합으로부터 선택된 임의의 하나 이상의 회로를 포함할 수 있다. 본질적으로, 고정형 매칭 회로(334)는 RF 신호 생성기(320)의 출력 임피던스와 캐비티 플러스 부하 임피던스와의 사이의 중간 레벨로 임피던스를 상승시키도록 구성된다.
도 15와 관련하여 설명되는 바와 같이, 식품 부하가 냉동 상태에서 제상 상태로 전이함에 따라, 많은 유형의 식품 부하의 임피던스는 온도에 대해 다소 예측 가능한 방식으로 변한다. 실시예에 따르면, 전력 검출 회로(330)로부터의 반사된 전력 측정(및 일부 실시예에서 전달 전력 측정)에 기초하여, 시스템 제어기(312)는 제상 동작 동안 캐비티 플러스 부하 임피던스의 변화율이 0℃에 접근하고 있음을 나타내는 시점을 식별하도록 구성되며, 이 때 시스템 제어기(312)는 제상 동작을 종료할 수 있다.
실시예에 따르면, 전력 검출 회로(330)는 RF 신호원(320)의 출력과 전극(340) 사이의 전송 경로(328)를 따라 결합된다. 특정 실시예에서, 전력 검출 회로(330)는 RF 서브시스템의 일부를 형성하고, 실시예에서, 제 1 매칭 회로(334)의 출력과 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)에 대한 입력 사이의 도체(328-2)에 결합된다. 다른 실시예에서, 전력 검출 회로(330)는 RF 신호원(320)의 출력과 제 1 매칭 회로(334)의 입력 사이의 전송 경로(328)의 부분(328-1), 또는 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)의 출력과 제 1 전극(340) 사이의 전송 경로(328)의 부분(328-3)에 결합될 수 있다.
어디에 결합되던 간에, 전력 검출 회로(330)는 RF 신호원(320)과 전극(340) 사이의 전송 경로(328)를 따라 이동하는 반사 신호(즉, 전극(340)으로부터 RF 신호원(320)을 향하는 방향으로 이동하는 반사된 RF 신호)의 전력을 모니터링하거나, 측정하거나, 다른 경우에는 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 전력 검출 회로(330)는 또한 RF 신호원(320)과 전극(340) 사이의 전송 경로(328)를 따라 이동하는 전달 신호(즉, RF 신호원(320)으로부터 전극(340)을 향하는 방향으로 이동하는 전달 RF 신호)의 전력을 검출하도록 구성된다. 연결부(332) 상에서, 전력 검출 회로(330)는 반사된 신호 전력(및 일부 실시예에서는 전달 신호 전력)의 크기를 전달하는 시스템 제어기(312)에 신호를 공급한다. 전달 및 반사 신호 전력의 크기의 양쪽이 전달되는 실시예에서, 시스템 제어기(312)는 반사 신호 대 전달 신호 전력비, 또는 S11 파라미터를 계산할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템 제어기(312)는 또한 전달 및 반사 신호 전력의 크기에 기초하여 시스템의 VSWR을 계산할 수 있다. 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 반사 신호 전력 크기가 반사 신호 전력 임계값을 초과하거나, 반사 신호 대 전달 신호 전력비가 S11 파라미터 임계값을 초과하거나, VSWR이 임계값을 초과하는 경우, 이는 시스템(300)이 캐비티 플러스 부하 임피던스에 적절하게 매칭되지 않으며, 캐비티(360) 내의 부하(364)에 의한 에너지 흡수가 차선적일 수 있음을 나타낸다. 이러한 상황에서, 시스템 제어기(312)는 반사된 신호 전력, S11 파라미터, 및/또는 VSWR을 원하는 레벨로 또는 그 아래로(예컨대, 반사된 신호 전력 임계값, 및/또는 반사 신호 대 전달 신호 전력비 임계값, 및/또는 VSWR 임계값 아래로) 유도하도록 가변 매칭 네트워크(370)의 상태를 변경하고, 그에 따라 허용 가능한 매칭을 재설정하고 부하(362)에 의한 보다 최적의 에너지 흡수를 가능하게 하는 프로세스를 편성한다.
보다 구체적으로, 시스템 제어기(312)는 제어 경로(316) 상에서 제어 신호를 가변 매칭 회로(370)에 제공할 수 있으며, 이로 인해 가변 매칭 회로(370)가 그 회로 내의 하나 이상의 구성요소의 유도성, 용량성 및/또는 저항성 값을 변화시킴으로써, 회로(370)에 의해 제공된 임피던스 변형을 조정한다. 가변 매칭 회로(370)의 구성의 조정은 바람직하게는 반사된 신호 전력의 크기를 감소시키고, 이는 S11 파라미터의 크기를 감소시키는 것 또는 VSWR의 크기를 감소시키는 것과 부하(364)에 의해 흡수되는 전력을 증가시키는 것에 대응한다.
상기한 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 가능한 최대로 부하(364)로의 RF 전력 전송을 최대화하기 위해 제상 캐비티(360) 플러스 부하(364)의 입력 임피던스를 매칭하는 데 사용된다. 제상 캐비티(360) 및 부하(364)의 제상에 대한 초기 임피던스는 제상 동작의 시작시에는 정확하게 알려져 있지 않을 수 있다. 또한, 부하(364)의 임피던스는 부하(364)가 데워짐에 따라 제상 동작시에 변한다. 실시예에 따르면, 시스템 제어기(312)는 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)에 제어 신호를 제공할 수 있으며, 이로 인해 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)의 상태를 수정하게 한다. 이는, 시스템 제어기(312)로 하여금, 비교적 낮은 반사-전달 전력비를 가짐으로써 부하(364)에 의한 RF 전력의 비교적 높은 흡수를 갖는 제상 동작의 시작시에, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)의 초기 상태를 설정하게 한다. 또한, 이는 시스템 제어기(312)로 하여금 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)의 상태를 수정하게 하므로, 부하(364)의 임피던스의 변화에도 불구하고 제상 동작 전반에 걸쳐서 적절한 매칭이 유지될 수 있다.
가변 매칭 네트워크(370)에 대한 구성의 비제한적인 예를 도 4a, 4b, 5a 및 5b에 도시한다. 예컨대, 네트워크(370)는 다수의 실시예에서 인덕턴스/캐패시턴스(LC) 네트워크, 인덕턴스 전용 네트워크, 캐패시턴스 전용 네트워크, 또는 대역 통과 회로, 고역 통과 회로 및 저역 통과 회로의 조합으로부터 선택된 임의의 하나 이상의 회로를 포함할 수 있다. 실시예에서, 가변 매칭 네트워크(370)는 단일 종단형 네트워크(예컨대, 도 4a, 4b의 네트워크(400, 440))를 포함한다. 네트워크(370)에 의해 제공되는 임피던스 변형에 결과적으로 영향을 미치는 것인 가변 매칭 네트워크(370)에 의해 제공되는 인덕턴스, 캐패시턴스, 및/또는 저항 값은, 나중에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 시스템 제어기(312)로부터의 제어 신호를 사용하여 설정된다. 어떤 경우에도, 캐비티(360) 내의 부하(364) 플러스 캐비티(360)의 끊임없이 변하는 임피던스를 동적으로 매칭시키기 위해 제상 동작의 과정 상에서 가변 매칭 네트워크(370)의 상태를 변경함으로써, 시스템 효율은 제상 동작 전체에 걸쳐서 높은 레벨로 유지될 수 있다.
가변 매칭 네트워크(370)는 매우 다양한 회로 구성 중 임의의 것을 가질 수 있으며, 이러한 구성의 비제한적인 예가 도 4a, 4b, 5a, 및 5b에 도시되어있다. 실시예에 따르면, 도 4a 및 도 5a에 예시된 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 수동형 구성요소의 단일 종단형 네트워크를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로는 고정값 인덕터들(예컨대, 집중형 유도성 구성요소들) 및 가변 인덕터들(또는 가변 인덕턴스 네트워크)의 네트워크를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 도 4b 및 5b에 예시된 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 수동형 구성요소의 단일 종단형 네트워크, 보다 구체적으로는 가변 캐패시터들(또는 가변 캐패시턴스 네트워크들)의 네트워크를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "인덕터"라는 용어는 다른 유형의 구성요소(예컨대, 레지스터 또는 캐패시터)를 개재하지 않고서 함께 전기적으로 결합되는 유도성 구성요소의 세트 또는 개별 인덕터를 의미한다. 마찬가지로, "캐패시터"라는 용어는 다른 유형의 구성요소(예컨대, 레지스터 또는 인덕터)를 개재하지 않고서 함께 전기적으로 결합되는 용량성 구성요소의 세트 또는 개별 캐패시터를 의미한다.
먼저 가변 인덕턴스 임피던스 매칭 네트워크 실시예를 참조하면, 도 4a는 예시적 실시예에 따른 단일 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크(400)(예컨대, 도 3의 가변 임피던스 매칭 네트워크(370))의 개략도이다. 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 네트워크(370)는 본질적으로 2개의 부분, 즉, RF 신호원(또는 최종 스테이지 전력 증폭기)과 매칭하기 위한 하나의 부분과, 캐비티 플러스 부하와 매칭하기 위한 다른 부분을 갖는다.
가변 임피던스 매칭 네트워크(400)는 실시예에 따라 입력 노드(402), 출력 노드(404), 제 1 및 제 2 가변 인덕턴스 네트워크(410, 411), 및 복수의 고정값 인덕터(412-415)를 포함한다. 제상 시스템(예컨대, 도 3의 시스템(300))에 통합되는 경우, 입력 노드(402)는 RF 신호원(예컨대, 도 3의 RF 신호원(320))의 출력에 전기적으로 결합되고, 출력 노드(404)는 제상 캐비티(예컨대, 도 3의 제상 캐비티(360)) 내의 전극(예컨대, 도 3의 제 1 전극(340))에 전기적으로 결합된다.
입력 및 출력 노드(402, 404) 사이에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크(400)는 실시예에서 제 1 및 제 2 직렬 결합된 집중형 인덕터(412, 414)를 포함한다. 제 1 및 제 2 집중형 인덕터(412, 414)는, 이들이 비교적 낮은 주파수(예컨대, 약 40.66MHz 내지 약 40.70MHz) 및 높은 전력(예컨대, 약 50와트(W) 내지 약 500W) 동작을 위해 설계될 수 있음에 따라, 실시예에서 크기 및 인덕턴스 값의 양쪽에서 비교적 크다. 예컨대, 인덕터(412, 414)는 약 200나노헨리(nH) 내지 약 600nH 범위의 값을 가질 수 있지만, 그 값들은 다른 실시예에서 더 낮고 및/또는 더 높을 수 있다.
제 1 가변 인덕턴스 네트워크(410)는 입력 노드(402)와 접지 기준 단자(예컨대, 도 3의 접지된 격납 구조물(366)) 사이에 결합된 제 1 션트 유도성 네트워크이다. 실시예에 따르면, 제 1 가변 인덕턴스 네트워크(410)는 제 1 매칭 회로(예컨대, 도 3의 회로(334))의해 수정되는 바와 같이 RF 신호원(예컨대, 도 3의 RF 신호원(320))의 임피던스를 매칭시키거나, 또는 보다 구체적으로는 제 1 매칭 회로(334)(예컨대, 도 3의 회로(334))에 의해 수정되는 바와 같이 최종 스테이지 전력 증폭기(예컨대, 도 3의 증폭기(325))의 임피던스를 매칭시키도록 구성 가능하다. 따라서, 제 1 가변 인덕턴스 네트워크(410)는 가변 임피던스 매칭 네트워크(400)의 "RF 신호원 매칭부"로 지칭될 수 있다. 실시예에 따르면, 도 5와 관련하여 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 1 가변 인덕턴스 네트워크(410)는 약 10nH 내지 약 400nH의 범위에서 인덕턴스를 제공하기 위해 선택적으로 함께 결합될 수 있는 유도성 구성요소들의 네트워크를 포함하지만, 그 범위는 또한 더 낮거나 더 높은 인덕턴스 값으로 확장될 수 있다.
대조적으로, 가변 임피던스 매칭 네트워크(400)의 "캐비티 매칭부"는 제 1 및 제 2 집중형 인덕터(412, 414) 간의 노드(422)와 접지 기준 단자 사이에 결합된 제 2 션트 유도성 네트워크(416)에 의해 제공된다. 실시예에 따르면, 제 2 션트 유도성 네트워크(416)는 제 3 집중형 인덕터(413)와 제 2 가변 인덕턴스 네트워크(411) 간의 중간 노드(422)와 직렬로 결합된 제 3 집중형 인덕터(413) 및 제 2 가변 인덕턴스 네트워크(411)를 포함한다. 제 2 가변 인덕턴스 네트워크(411)의 상태가 다수의 인덕턴스 값을 제공하도록 변경될 수 있기 때문에, 제 2 션트 유도성 네트워크(416)는 캐비티 플러스 부하(예컨대, 도 3의 캐비티(360) 플러스 부하(364))의 임피던스와 최적으로 매칭시키도록 구성 가능하다. 예컨대, 인덕터(413)는 약 400nH 내지 약 800nH의 범위의 값을 가질 수 있지만, 다른 실시예에서 그 값이 더 낮고 및/또는 더 높을 수 있다. 실시예에 따르면, 도 5와 관련해서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 2 가변 인덕턴스 네트워크(411)는 약 50nH 내지 약 800nH 범위의 인덕턴스를 제공하기 위해 선택적으로 함께 결합될 수 있는 유도성 구성요소들의 네트워크를 포함하지만, 그 범위는 또한 더 낮거나 더 높은 인덕턴스 값으로 확장될 수 있다.
마지막으로, 가변 임피던스 매칭 네트워크(400)는 출력 노드(404)와 접지 기준 단자 간에 결합된 제 4 집중형 인덕터(415)를 포함한다. 예컨대, 인덕터(415)는 약 400nH 내지 약 800nH의 범위의 값을 가질 수 있지만, 다른 실시예에서 그 값이 더 낮고 및/또는 더 높을 수 있다.
도 12a와 관련해서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 집중형 인덕터(412-415)의 세트(430)는 캐비티(예컨대, 도 3의 캐비티(360)) 내에 또는 적어도 격납 구조물(예컨대, 도 3의 격납 구조물(366))의 경계 내에 물리적으로 위치한 모듈의 일부를 형성할 수 있다. 이는 집중형 인덕터(412-415)에 의해 생성된 방사선이 주변 환경으로 방출되기보다는 시스템 내에 안전하게 수용될 수 있게 한다. 대조적으로, 가변 인덕턴스 네트워크(410, 411)는 다수의 실시예에서 캐비티 또는 격납 구조물 내에 수용되거나 수용되지 않을 수 있다.
실시예에 따르면, 도 4a의 가변 임피던스 매칭 네트워크(400)의 실시예는 제상 캐비티(360) 플러스 부하(364)의 입력 임피던스에 대한 매칭을 제공하기 위해 "인덕터만"을 포함한다. 따라서, 네트워크(400)는 "인덕터-전용" 매칭 네트워크로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 네트워크의 구성요소를 설명할 때에 "인덕터만" 또는 "인덕터-전용"이라는 문구는 네트워크가 상당한 저항 값을 갖는 개별 레지스터 또는 상당한 캐패시턴스 값을 갖는 개별 캐패시터를 포함하지 않음을 의미한다. 일부 경우에, 매칭 네트워크의 구성요소들 간의 전도성 송신 라인은 최소 저항을 가질 수 있고 및/또는 최소 기생 캐패시턴스는 네트워크 내에 존재할 수 있다. 이러한 최소 저항 및/또는 최소 기생 캐패시턴스는 "인덕터-전용" 네트워크의 실시예를 레지스터 및/또는 캐패시터를 또한 포함하는 매칭 네트워크로 변환하는 것으로 해석되어서는 안된다. 그러나, 당업자는 가변 임피던스 매칭 네트워크의 다른 실시예가 상이하게 구성된 인덕터-전용 매칭 네트워크와, 개별 인덕터, 개별 캐패시터, 및/또는 개별 레지스터의 조합을 포함하는 매칭 네트워크를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 도 6과 관련해서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, "인덕터-전용" 매칭 네트워크가 이와는 달리 유도성 구성요소를 단독으로 또는 주로 사용하여 용량성 부하의 임피던스 매칭을 가능하게 하는 매칭 네트워크로서 정의될 수 있다.
도 5a는 예시적 실시예에 따라 가변 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 4a의 가변 인덕턴스 네트워크(410 및/또는 411))에 통합될 수 있는 가변 인덕턴스 네트워크(500)의 개략도이다. 네트워크(500)는 입력 노드(530), 출력 노드(532), 및 입력 노드와 출력 노드(530, 532) 사이에 서로 직렬 결합된 복수개인 N개의 개별 인덕터(501-504)를 포함하고, 여기서 N은 2와 10 사이의 정수 또는 그 이상일 수 있다. 또한, 네트워크(500)는 복수개인 N개의 바이패스 스위치(511-514)를 포함하고, 여기서 각 스위치(511-514)는 인덕터(501-504) 중 하나의 단자를 가로 질러 병렬로 결합된다. 스위치(511-514)는 예를 들어 트랜지스터, 기계식 릴레이(mechanical relays) 또는 기계식 스위치로서 구현될 수 있다. 각 스위치(511-514)의 전기 전도성 상태(즉, 열림 또는 닫힘)는 시스템 제어기(예컨대, 도 3의 시스템 제어기(312))로부터의 제어 신호(521-524)를 통해 제어된다.
각각의 병렬 인덕터/스위치 조합에 있어서, 그 대응하는 스위치가 열림 상태 또는 비전도성 상태에 있을 때에 인덕터를 통해 실질적으로 모든 전류가 흐르며, 스위치가 닫힘 상태 또는 전도성 상태에 있을 때에 스위치를 통해 실질적으로 모든 전류가 흐른다. 예컨대, 모든 스위치(511-514)가 도 5a에 도시된 바와 같이 열려 있으면, 입력 및 출력 노드(530, 532) 사이에 흐르는 실질적으로 모든 전류는 직렬의 인덕터(501-504)를 통해 흐른다. 이 구성은 네트워크(500)의 최대 인덕턴스 상태(즉, 입력 노드와 출력 노드(530, 532) 사이에 최대 인덕턴스 값이 존재하는 네트워크(500)의 상태)를 나타낸다. 반대로, 모든 스위치(511-514)가 닫히면, 입력 및 출력 노드(530, 532) 사이에 흐르는 실질적으로 모든 전류는 인덕터(501-504)를 바이패스하고, 대신에 노드(530, 532)와 스위치(511-514) 간의 전도성 상호 접속 및 스위치(511-514)를 통해 흐른다. 이 구성은 네트워크(500)의 최소 인덕턴스 상태(즉, 입력 및 출력 노드(530, 532) 사이에 최소 인덕턴스 값이 존재하는 네트워크(500)의 상태)를 나타낸다. 이상적으로, 최소 인덕턴스 값은 제로 인덕턴스에 가까울 것이다. 그러나, 실제로는 노드(530, 532)와 스위치(511-514) 사이의 전도성 상호 접속 및 스위치(511-514)의 누적 인덕턴스로 인해 최소 인덕턴스 상태로 "트레이스(trace)" 인덕턴스가 존재한다. 예컨대, 최소 인덕턴스 상태에서, 가변 인덕턴스 네트워크(500)에 대한 트레이스 인덕턴스는 약 10nH 내지 약 50nH의 범위일 수 있지만, 트레이스 인덕턴스는 또한 더 작거나 더 클 수 있다. 또한, 더 크거나, 더 작거나, 실질적으로 유사한 트레이스 인덕턴스는 다른 네트워크 상태 각각에도 내재되어 있을 수 있고, 여기서 임의의 주어진 네트워크 상태에 대한 트레이스 인덕턴스는 전류가 네트워크(500)를 통해 주로 운반되는 연속적인 도체 및 스위치의 인덕턴스의 합이다.
모든 스위치들(511-514)이 열린 최대 인덕턴스 상태로부터 시작하면, 시스템 제어기는 인덕터들(501-504)의 대응하는 조합을 바이패스함으로써 네트워크(500)의 인덕턴스를 감소시키기 위해 스위치들(511-514)의 임의의 조합의 닫힘을 발생시키는 제어 신호(521-524)를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 각 인덕터(501-504)는 본 명세서에서 정규화된 값 I로 지칭되는 실질적으로 동일한 인덕턴스 값을 갖는다. 예컨대, 각 인덕터(501-504)는 약 10nH 내지 약 200nH 범위의 값, 또는 일부 다른 값을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 네트워크(500)에 대한 최대 인덕턴스 값(즉, 모든 스위치들(511-514)이 열린 상태에 있는 경우)은 최대 인덕턴스 상태에 있을 때에 네트워크(500)에 존재할 수 있는 임의의 트레이스 인덕턴스 플러스 약 NxI일 것이다. 임의의 n개의 스위치가 닫힘 상태에 있을 때, 네트워크(500)에 대한 인덕턴스 값은 약 (N-n)xI(플러스 트레이스 인덕턴스)일 것이다. 이러한 실시예에서, 네트워크(500)의 상태는 N+1개의 인덕턴스 값들 중 임의의 값을 갖도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 인덕터들(501-504)은 서로 상이한 값을 가질 수 있다. 예컨대, 입력 노드(530)로부터 출력 노드(532)를 향해 이동하면, 제 1 인덕터(501)는 정규화된 인덕턴스 값 I을 가질 수 있고, 직렬의 각 후속 인덕터들(502-504)은 더 크거나 더 작은 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 예컨대, 각각의 후속 인덕터(502-504)는 가장 가까운 다운스트림 인덕터(501-503)의 인덕턴스 값의 배수(예컨대, 약 2배)인 인덕턴스 값을 가질 수 있지만, 그 차가 반드시 정수의 배수이지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서, 네트워크(500)의 상태는 2N개의 인덕턴스 값들 중 임의의 값을 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, N=4이고 각 인덕터(501-504)가 상이한 값을 갖는 경우, 네트워크(500)는 16개의 인덕턴스 값들 중 임의의 값을 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제한하는 것이 아니라, 인덕터(501)의 값이 I이고, 인덕터(502)의 값이 2xI이고, 인덕터(503)의 값이 4xI이며, 인덕터(504)의 값이 8xI이라고 가정하면, 아래의 표 1은 네트워크(500)의 16개의 가능한 모든 상태에 대한 총 인덕턴스 값을 표시한다(트레이스 인덕턴스를 고려하지 않음):
표 1-모든 가능한 가변 인덕턴스 네트워크 상태에 대한 총 인덕턴스 값
다시 도 4a를 참조하면, 가변 인덕턴스 네트워크(410)의 실시예는 상기한 예시적 특성들(즉, N=4이고 각각의 연속적인 인덕터는 앞선 인덕터의 인덕턴스의 약 2배임)을 갖는 가변 인덕턴스 네트워크(500)의 형태로 구현될 수 있다. 최소 인덕턴스 상태에서의 트레이스 인덕턴스가 약 10nH이고, 네트워크(410)에 의해 달성 가능한 인덕턴스 값의 범위가 약 10nH(트레이스 인덕턴스) 내지 약 400nH라고 가정하면, 인덕터들(501-504)의 값은 각각 예를 들어 약 30nH, 약 50nH, 약 100nH, 및 약 200nH일 수 있다. 마찬가지로, 가변 인덕턴스 네트워크(411)의 실시예가 동일한 방식으로 구현될 때, 트레이스 인덕턴스가 약 50nH이고 네트워크(411)에 의해 달성 가능한 인덕턴스 값의 범위가 약 50nH(트레이스 인덕턴스) 내지 약 800nH라고 가정하면, 인덕터들(501-504)의 값은 각각 예를 들어 약 50nH, 약 100nH, 약 200nH, 및 약 400nH일 수 있다. 물론, 4개의 인덕터(501-504)보다 많거나 적은 인덕터가 가변 인덕턴스 네트워크(410, 411)에 포함될 수 있고, 각 네트워크(410, 411) 내의 인덕터들은 상이한 값을 가질 수 있다.
네트워크(500)에서의 스위칭된 인덕턴스의 수가 4와 같고, 각각의 인덕터(501-504)가 I 값의 일부 배수인 값을 갖는다고 상기 예시적 실시예가 특정하지만, 가변 인덕턴스 네트워크의 다른 실시예는 4개보다 많거나 적은 인덕터, 그 인덕터에 대한 상이한 상대 값, 상이한 개수의 가능한 네트워크 상태, 및/또는 인덕터들의 상이한 구성(예컨대, 병렬 및/또는 직렬 결합된 인덕터들의 상이하게 연결된 세트)을 가질 수 있다. 어느 방식이든, 제상 시스템의 임피던스 매칭 네트워크에서 가변 인덕턴스 네트워크를 제공함으로써, 시스템은 제상 동작시에 존재하는 끊임없이 변하는 캐비티 플러스 부하 임피던스를 보다 잘 매칭할 수 있다.
도 4b는 예시적 실시예에 따라 가변-인덕턴스 임피던스 매칭 네트워크(400)(도 4a) 대신에 구현될 수 있는 단일 종단형 가변 용량성 매칭 네트워크(440)(예컨대, 도 3의 가변 임피던스 매칭 네트워크(370))의 개략도이다. 가변 임피던스 매칭 네트워크(440)는 실시예에 따라 입력 노드(402), 출력 노드(404), 제 1 및 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(442, 446), 및 적어도 하나의 인덕터(454)를 포함한다. 제상 시스템(예컨대, 도 3의 시스템(300))에 통합되는 경우, 입력 노드(402)는 RF 신호원(예컨대, 도 3의 RF 신호원(320))의 출력에 전기적으로 결합되고, 출력 노드(404)는 제상 캐비티(예컨대, 도 3의 제상 캐비티(360)) 내의 전극(예컨대, 도 3의 제 1 전극(340))에 전기적으로 결합된다.
입력 및 출력 노드(402, 404) 사이에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크(440)는 실시예에서 인덕터(454)와 직렬로 결합된 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(442), 및 중간 노드(451)와 접지 기준 단자(예컨대, 도 2의 접지된 격납 구조물(366)) 사이에 결합된 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(446)를 포함한다. 인덕터(454)는 실시예에서 비교적 낮은 주파수(예컨대, 약 40.66MHz 내지 약 40.70MHz) 및 높은 전력(예컨대, 약 50W 내지 약 500W) 동작을 위해 설계될 수 있다. 예컨대, 인덕터(454)는 약 200nH 내지 약 600nH의 범위의 값을 가질 수 있지만, 다른 실시예에서 그 값이 더 낮고 및/또는 더 높을 수 있다. 실시예에 따르면, 인덕터(454)는 고정값의 집중형 인덕터(예컨대, 코일)이다. 다른 실시예에서, 인덕터(454)의 인덕턴스 값은 가변적일 수 있다.
제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(442)는 입력 노드(402)와 중간 노드(451) 사이에 결합되고, 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(442)는 가변 임피던스 매칭 네트워크(440)의 "직렬 매칭부"라고 지칭될 수 있다. 실시예에 따르면, 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(442)는 제 1 가변 캐패시터(444)와 병렬로 결합된 제 1 고정값 캐패시터(443)를 포함한다. 제 1 고정값 캐패시터(443)는 약 1 피코패럿(pF) 내지 약 100pF 범위의 캐패시턴스 값을 가질 수 있다. 도 5b와 관련해서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 1 가변 캐패시터(444)는 0pF 내지 약 100pF 범위의 캐패시턴스를 제공하기 위해 선택적으로 함께 결합될 수 있는 용량성 구성요소들의 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(442)에 의해 제공되는 총 캐패시턴스 값은 약 1pF 내지 약 200pF의 범위일 수 있지만, 그 범위는 더 작거나 더 높은 캐패시턴스 값으로 확장될 수 있다.
가변 임피던스 매칭 네트워크(440)의 "션트 매칭부"는, 노드(451)(제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(442)와 집중형 인덕터(454) 사이에 위치됨)와 접지 기준 단자 사이에서 결합된 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(446)에 의해 제공된다. 실시예에 따르면, 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(446)는 제 2 가변 캐패시터(448)와 병렬로 결합된 제 2 고정값 캐패시터(447)를 포함한다. 제 2 고정값 캐패시터(447)는 실시예에서 약 1pF 내지 약 100pF 범위의 캐패시턴스 값을 가질 수 있다. 도 5b와 관련해서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 2 가변 캐패시터(448)는 0pF 내지 약 100pF 범위의 캐패시턴스를 제공하기 위해 선택적으로 함께 결합될 수 있는 용량성 구성요소들의 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(446)에 의해 제공되는 총 캐패시턴스 값은 약 1pF 내지 약 200pF의 범위일 수 있지만, 이 범위는 또한 더 작거나 더 높은 캐패시턴스 값으로 확장될 수 있다. 제 1 및 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(442, 446)의 상태는 다수의 캐패시턴스 값을 제공하도록 변경될 수 있고, 그에 따라 캐비티 플러스 부하(예컨대, 도 3의 캐비티(360) 플러스 부하(364))의 임피던스를 RF 신호원(예컨대, 도 3의 RF 신호원(320))에 최적으로 매칭시키도록 구성될 수 있다.
도 5b는 예시적 실시예에 따라(예컨대, 도 4b의 가변 캐패시터(444, 448)의 각 인스턴스에 대해) 가변 임피던스 매칭 네트워크에 통합될 수 있는 단일 종단형 가변 용량성 네트워크(540)의 개략도이다. 네트워크(540)는 입력 노드(531), 출력 노드(533), 및 입력 및 출력 노드(531, 533) 사이에서 서로 병렬 결합된 복수 개인 N개의 개별 캐패시터(541-544)를 포함하되, 여기서 N은 2와 10 사이의 정수, 또는 그 이상의 정수일 수 있다. 또한, 네트워크(540)는 복수 개인 N개의 바이패스 스위치(551-554)를 포함하되, 여기서 각 스위치(551-554)는 캐패시터들(541-544) 중 하나의 단자들 중 하나와 직렬로 결합된다. 스위치(551-554)는 예를 들어 트랜지스터, 기계식 릴레이 또는 기계식 스위치로서 구현될 수 있다. 각각의 스위치(551-554)의 전기 전도성 상태(즉, 열림 또는 닫힘)는 시스템 제어기(예컨대, 도 3의 시스템 제어기(312))로부터 제어 신호(561-564)를 통해 제어된다. 도 5b에 도시된 실시예에 있어서, 각각의 병렬-결합 브랜치에서, 단일 스위치는 각 캐패시터의 단자들 중 하나에 연결되고, 스위치가 결합된 단자는 일련의 병렬-결합 캐패시터(541-544)를 가로질러서 하부 단자(예컨대, 캐패시터(541 및 543)의 경우)와 상부 단자(예컨대, 캐패시터(542 및 544)의 경우) 사이에서 교번된다. 다른 실시예에서, 스위치가 결합된 단자는 네트워크를 가로질러서 동일할 수 있고(예컨대, 각 스위치는 각각의 병렬-결합 브랜치에서 양쪽이 아니라 상부 단자 또는 하부 단자에 결합됨), 또는 2개의 스위치는 각각의 병렬-결합 브랜치에서 각 캐패시터의 상부 및 하부 단자 양쪽에 결합될 수 있다. 후자의 실시예에서, 각 캐패시터에 결합된 2개의 스위치는 동기화된 방식으로 개폐되도록 제어될 수 있다.
도시된 실시예에서, 각각의 병렬-결합 브랜치에서의 각 직렬 캐패시터/스위치 조합의 경우, 그 대응하는 스위치가 닫힘 상태 또는 전도성 상태일 때에 실질적으로 모든 전류가 캐패시터를 통해 흐르고, 스위치가 열림 상태 또는 비전도성 상태일 때에는 실질적으로 제로 전류가 캐패시터를 통해 흐른다. 예컨대, 모든 스위치(551-554)가 닫힌 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이, 입력 및 출력 노드(531, 533) 사이에 흐르는 실질적으로 모든 전류는 캐패시터(541-544)의 병렬 조합을 통해 흐른다. 이 구성은 네트워크(540)의 최대 캐패시턴스 상태(즉, 입력 및 출력 노드(531, 533) 사이에 최대 캐패시턴스 값이 존재하는 네트워크(540)의 상태)를 나타낸다. 반대로, 모든 스위치들(551-554)이 열린 경우, 입력 및 출력 노드(531, 533) 사이에 실질적으로 제로 전류가 흐른다. 이 구성은 네트워크(540)의 최소 캐패시턴스 상태(즉, 입력 및 출력 노드(531, 533) 사이에 최소 캐패시턴스 값이 존재하는 네트워크(540)의 상태)를 나타낸다.
모든 스위치(551-554)가 닫힌 최대 캐패시턴스 상태로부터 시작하면, 시스템 제어기는 캐패시터(541-544)의 대응하는 조합을 스위칭 아웃함으로써 네트워크(540)의 캐패시턴스를 감소시키기 위해 스위치(551-554)의 임의의 조합의 개방을 초래하는 제어 신호(561-564)를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 각 캐패시터(541-544)는 본 명세서에서 정규화된 값 J로 지칭되는 실질적으로 동일한 캐패시턴스 값을 갖는다. 예컨대, 각 캐패시터(541-544)는 약 1pF 내지 약 25pF 범위의 값, 또는 일부 다른 값을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 네트워크(540)에 대한 최대 캐패시턴스 값(즉, 모든 스위치(551-554)가 닫힘 상태에 있는 경우)은 약 NxJ일 것이다. 임의의 n개의 스위치가 열림 상태에 있는 경우, 네트워크(540)에 대한 캐패시턴스 값은 약 (N-n)xJ일 것이다. 이러한 실시예에서, 네트워크(540)의 상태는 캐패시턴스의 N+1 값들 중 임의의 값을 갖도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 캐패시터(541-544)는 서로 상이한 값을 가질 수 있다. 예컨대, 입력 노드(531)로부터 출력 노드(533)를 향해 이동하면, 제 1 캐패시터(541)는 정규화된 캐패시턴스 값 J를 가질 수 있고, 직렬의 각 후속 캐패시터(542-544)는 더 크거나 더 작은 캐패시턴스 값을 가질 수 있다. 예컨대, 각 후속 캐패시터(542-544)는 가장 가까운 다운스트림 캐패시터(541-543)의 캐패시턴스 값의 배수(예컨대, 약 2배)인 캐패시턴스 값을 가질 수 있지만, 그 차이는 반드시 정수배가 아닐 수도 있다. 이러한 실시예에서, 네트워크(540)의 상태는 2N 캐패시턴스 값들 중 임의의 값을 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, N=4이고 각 캐패시터(541-544)가 상이한 값을 갖는 경우, 네트워크(540)는 16개의 캐패시턴스 값들 중 임의의 값을 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제한적이지는 않지만, 캐패시터(541)가 J 값을 갖고, 캐패시터(542)가 2xJ 값을 갖고, 캐패시터(543)가 4xJ 값을 갖고, 캐패시터(544)가 8xJ 값을 갖는다고 가정하면, 네트워크(540)의 16개의 모든 가능한 상태에 대한 총 캐패시턴스 값은 상기 표 1과 유사한 표로 표시될 수 있다(J에 대해 I 값을 전환하는 것, 및 "열림" 및 "닫힘" 지정을 반대로 하는 것을 제외).
도 6은 가변 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 3, 4a의 네트워크(370, 400))의 실시예에서의 복수의 인덕턴스가 캐비티 플러스 부하 임피던스를 RF 신호원에 어떻게 매칭시킬 수 있는지를 도시하는 스미스 차트(600)의 예이다. 도시되지는 않았지만, 가변 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 3, 4b의 네트워크(370, 440))의 실시예에서의 복수의 캐패시턴스는 캐비티 플러스 부하 임피던스를 RF 신호원에 유사하게 매칭시킬 수 있다. 예시적 스미스 차트(600)는 시스템이 50옴 시스템이고 RF 신호원의 출력이 50옴이라고 가정한다. 당업자는, 본 명세서에서의 설명에 기초하여, 스미스 차트가 상이한 특성 임피던스를 갖고서 시스템 및/또는 RF 신호원에 대해 어떻게 수정될 수 있는지를 이해할 것이다.
스미스 차트(600)에서, 포인트(601)는 부하(예컨대, 도 3의 캐비티(360) 플러스 부하(364))가 가변 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 3, 4a의 네트워크(370, 400))에 의해 제공되는 매칭이 없는 곳에(예컨대, 제상 동작의 시작시에) 위치할 포인트에 대응한다. 스미스 차트(600)의 오른쪽 아래 사분면에서 부하 포인트(601)의 위치에 의해 표시된 바와 같이, 부하는 용량성 부하이다. 실시예에 따르면, 가변 임피던스 매칭 네트워크의 션트 및 직렬 인덕턴스는, 부하로의 RF 에너지 전달이 최소 손실을 갖고서 일어날 수 있는 최적 매칭 포인트(606)(예컨대, 50옴)를 향해 실질적-용량성 부하 임피던스를 순차적으로 이동시킨다. 보다 구체적으로, 도 4a를 또한 참조하면, 션트 인덕턴스(415)는 임피던스를 포인트(602)로 이동시키고, 직렬 인덕턴스(414)는 임피던스를 포인트(603)로 이동시키고, 션트 인덕턴스(416)는 임피던스를 포인트(604)로 이동시키고, 직렬 인덕턴스(412)는 임피던스를 포인트(605)로 이동시키고, 션트 인덕턴스(410)는 임피던스를 최적 매칭 포인트(606)로 이동시킨다.
가변 임피던스 매칭 네트워크의 실시예에 의해 제공되는 임피던스 변환의 조합이 스미스 차트(600)의 오른쪽 아래 사분면 내에서 또는 그와 매우 가까운 임의의 포인트에서 임피던스를 유지한다는 것을 유의해야 한다. 스미스 차트(600)의 이 사분면이 비교적 높은 임피던스 및 비교적 낮은 전류를 특징으로 함에 따라, 임피던스 변환은 회로의 구성요소를 비교적 높고 잠재적으로 위험한 전류에 노출시키지 않고서 달성된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "인덕터 전용" 매칭 네트워크의 다른 정의는, 단독으로 또는 주로 유도성 구성요소를 사용하여 용량성 부하의 임피던스 매칭을 가능하게 하는 매칭 네트워크일 수 있으며, 여기서 임피던스 매칭 네트워크는 스미스 차트의 오른쪽 아래 사분면 내에서 실질적으로 변환을 수행한다.
전술한 바와 같이, 제상 동작시에 부하의 임피던스가 변한다. 따라서, 포인트(601)는 제상 동작시에 그에 대응하여 이동한다. 포인트(601)의 이동은, 전술한 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 션트 인덕턴스(410, 411)의 임피던스를 변화시킴으로써 보상되므로, 가변 임피던스 매칭 네트워크에 의해 제공되는 최종 매칭은 여전히 최적 매칭 포인트(606) 또는 그 근방에 도달할 수 있다. 특정 가변 임피던스 매칭 네트워크가 본 명세서에서 예시 및 설명되었지만, 당업자는, 본 명세서의 설명에 기초하여, 상이하게 구성된 가변 임피던스 매칭 네트워크가 스미스 차트(600)에 의해 전달되는 것과 동일하거나 유사한 결과를 달성할 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 가변 임피던스 매칭 네트워크의 다른 실시예는 더 많거나 더 적은 션트 및/또는 직렬 인덕턴스를 가질 수 있고, 및/또는 인덕턴스들 중 상이한 것들은 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 직렬 인덕턴스들 중 하나 이상을 포함함)로서 구성될 수 있다. 따라서, 특정 가변 인덕턴스 매칭 네트워크가 본 명세서에서 예시 및 설명되었지만, 본 발명의 청구대상은 예시 및 설명된 실시예로 제한되지 않는다.
도 3-6과 관련된 설명은, RF 신호가 하나의 전극(예컨대, 도 3의 전극(340))에 인가되고, 다른 "전극"(예컨대, 도 3의 격납 구조물(366))이 접지되어 있는 "불균형" 제상 장치를 상세하게 논의한다. 상기한 바와 같이, 제상 장치의 다른 실시예는 "균형" 제상 장치를 포함한다. 이러한 장치에서, 균형 RF 신호는 양쪽 전극에 제공된다.
예컨대, 도 7은 예시적 실시예에 따른 균형 제상 시스템(700)(예컨대, 도 1, 2의 제상 시스템(100, 210, 220))의 단순화된 블록도이다. 제상 시스템(700)은 실시예에서 RF 서브시스템(710), 제상 캐비티(760), 사용자 인터페이스(780), 시스템 제어기(712), RF 신호원(720), 전원 공급 및 바이어스 회로(726), 가변 임피던스 매칭 네트워크(770), 2개의 전극(740, 750), 및 전력 검출 회로(730)를 포함한다. 또한, 다른 실시예에서, 제상 시스템(700)은 온도 센서(들), 및/또는 적외선(IR) 센서(들)(790)를 포함할 수 있지만, 이들 센서 구성요소들 중 일부 또는 전부가 제외될 수 있다. 도 7은 설명 및 기재의 편의를 위해 제상 시스템(700)의 단순화된 표현이고, 실제 실시예는 추가적인 기능 및 특징을 제공하기 위해 다른 디바이스 및 구성요소를 포함할 수 있으며, 및/또는 제상 시스템(700)은 보다 큰 전기 시스템의 부분일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
사용자 인터페이스(780)는, 예를 들어 사용자가 제상 동작을 위한 파라미터(예컨대, 제상될 부하의 특성, 등)와 관련해서 시스템으로의 입력을 제공할 수 있게 하는 제어 패널(예컨대, 도 1, 2의 제어 패널(120, 214, 224)), 시작 및 취소 버튼, 기계식 제어(예컨대, 도어/서랍 오픈 래치), 등에 대응할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스는 제상 동작의 상태(예컨대, 카운트다운 타이머, 제상 동작의 진행 또는 완료를 표시하는 가시적 표시, 및/또는 제상 동작의 완료를 표시하는 가청음) 및 기타 정보를 나타내는 사용자 인지 가능한 출력을 제공하도록 구성될 수 있다.
RF 서브시스템(710)은, 실시예에서, 시스템 제어기(712), RF 신호원(720), 제 1 임피던스 매칭 회로(734)(본 명세서에서는 "제 1 매칭 회로"), 전원 공급 및 바이어스 회로(726), 및 전력 검출 회로(730)를 포함한다. 시스템 제어기(712)는 하나 이상의 범용 또는 특수 목적 프로세서(예컨대, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, ASIC, 등), 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리(예컨대, RAM, ROM, 플래시, 다수의 레지스터, 등), 하나 이상의 통신 버스, 및 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 시스템 제어기(712)는 사용자 인터페이스(780), RF 신호원(720), 전원 공급 및 바이어스 회로(726), 전력 검출 회로(730)(또는 730' 또는 730''), 가변 매칭 서브시스템(770), 센서(들)(790)(포함된 경우), 및 센서들(792)(포함된 경우)에 동작 가능하고 통신 가능하게 결합된다. 시스템 제어기(712)는 사용자 인터페이스(780)를 통해 수신된 사용자 입력을 나타내는 신호를 수신하고, 전력 검출 회로(730)(또는 730' 또는 730'')로부터 RF 신호 반사 전력(및 가능하게는 RF 신호 전달 전력)을 나타내는 신호를 수신하며, 센서(들)(790)로부터 센서 신호를 수신하도록 구성된다. 수신된 신호 및 측정에 응답하여, 나중에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 시스템 제어기(712)는 전원 공급 및 바이어스 회로(726) 및/또는 RF 신호원(720)의 RF 신호 생성기(722)에 제어 신호를 제공한다. 또한, 시스템 제어기(712)는(경로(716) 상에서) 가변 매칭 서브시스템(770)에 제어 신호를 제공하여, 서브시스템(770)이 서브시스템(770)의 가변 임피던스 매칭 회로(772)(본 명세서에서는 "가변 매칭 회로")의 상태 또는 구성을 변경할 수 있게 한다.
제상 캐비티(760)는 제상될 부하(764)가 배치될 수 있는 에어 캐비티에 의해 분리된 제 1 및 제 2 병렬 플레이트 전극(740, 750)을 갖는 용량성 제상 구성을 포함한다. 격납 구조물(766) 내에서, 제 1 및 제 2 전극(740, 750)(예컨대, 도 1의 전극(140, 150))은 내부 제상 캐비티(760)(예컨대, 도 2의 내부 캐비티(260))의 양측에서 서로에 대해 고정된 물리적 관계로 위치 설정된다. 실시예에 따르면, 전극(740, 750) 간의 거리(752)는 실시예에서 캐비티(760)를 서브-공진 캐비티로 되게 한다.
제 1 및 제 2 전극(740, 750)은 캐비티(760)를 가로질러서 거리(752)만큼 떨어져 있다. 다수의 실시예에서, 거리(752)는 약 0.10미터 내지 약 1.0미터의 범위에 있지만, 그 거리는 또한 더 작거나 더 클 수 있다. 실시예에 따르면, 거리(752)는 RF 서브시스템(710)에 의해 생성된 RF 신호의 하나의 파장보다 작다. 즉, 상기한 바와 같이, 캐비티(760)는 서브-공진 캐비티이다. 일부 실시예에서, 거리(752)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/2 미만이다. 다른 실시예에서, 거리(752)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/4 미만이다. 또 다른 실시예에서, 거리(752)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/8 미만이다. 또 다른 실시예에서, 거리(752)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/50 미만이다. 또 다른 실시예에서, 거리(752)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/100 미만이다.
일반적으로, 더 낮은 동작 주파수(예컨대, 10MHz 내지 100MHz의 주파수)를 위해 설계된 시스템(700)은 하나의 파장의 더 작은 부분인 거리(752)를 갖도록 설계될 수 있다. 예컨대, 시스템(700)이 약 10MHz의 동작 주파수(약 30미터의 파장에 대응함)를 갖는 RF 신호를 생성하도록 설계되고 거리(752)가 약 0.5미터로 선택되는 경우, 거리(752)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/60이다. 반대로, 시스템(700)이 약 300MHz의 더 높은 동작 주파수(약 1미터의 파장에 대응함)를 위해 설계되고 거리(752)가 약 0.5미터로 되도록 선택되는 경우, 거리(752)는 RF 신호의 하나의 파장의 약 1/2이다.
동작 주파수 및 전극(740, 750) 사이의 거리(752)가 서브-공진 내부 캐비티(760)를 정의하도록 선택되면, 제 1 및 제 2 전극(740, 750)은 용량적으로 결합된다. 보다 구체적으로, 제 1 전극(740)은 캐패시터의 제 1 플레이트와 유사할 수 있고, 제 2 전극(750)은 캐패시터의 제 2 플레이트와 유사할 수 있으며, 캐비티(760) 내의 부하(764), 배리어(762), 및 에어는 캐패시터 유전체와 유사할 수 있다. 따라서, 제 1 전극(740)은 이와 달리 본 명세서에서 "애노드"로 지칭될 수 있고, 제 2 전극(750)은 이와 달리 본 명세서에서 "캐소드"로 지칭될 수 있다.
본질적으로, 제 1 및 제 2 전극(740, 750)을 가로지르는 전압은 캐비티(760) 내의 부하(764)를 가열한다. 다수의 실시예에 따르면, RF 서브시스템(710)은 전극(740, 750)을 가로지르는 전압을, 일 실시예에서는 약 70볼트 내지 약 3000볼트의 범위로, 또는 다른 실시예에서는 약 3000볼트 내지 약 10,000볼트의 범위로 생성하는 RF 신호를 생성하도록 구성되지만, 시스템은 또한 전극(740, 750)을 가로지르는 더 낮거나 더 높은 전압을 생성하도록 구성될 수 있다.
RF 서브시스템(710)의 출력, 보다 구체적으로 RF 신호원(720)의 출력은, 직렬로 연결된 복수의 도체(728-1, 728-2, 728-3, 728-4, 및 728-5)를 포함하고 집합적으로 전송 경로(728)로서 지칭되는 전도성 전송 경로를 통해 가변 매칭 서브시스템(770)에 전기적으로 결합된다. 실시예에 따르면, 전도성 전송 경로(728)는 "불균형" 부분 및 "균형" 부분을 포함하고, 여기서 "불균형" 부분은 불균형 RF 신호(즉, 접지에 대해 기준으로 되는 단일 RF 신호)를 운반하도록 구성되고, "균형" 부분은 균형 RF 신호(즉, 서로에 대해 기준으로 되는 2개의 신호)를 운반하도록 구성된다. 전송 경로(728)의 "불균형" 부분은 RF 서브시스템(710) 내의 불균형 제 1 및 제 2 도체(728-1, 728-2), 하나 이상의 커넥터(736, 738)(각각은 메일 및 피메일 커넥터 부분을 가짐), 및 커넥터(736, 738) 간에 전기적으로 결합된 불균형 제 3 도체(728-3)를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 제 3 도체(728-3)는 동축 케이블을 포함하지만, 전기 길이는 또한 더 짧거나 더 길 수 있다. 다른 실시예에서, 가변 매칭 서브시스템(770)은 RF 서브시스템(710)과 함께 하우징될 수 있고, 이러한 실시예에서, 전도성 전송 경로(728)는 커넥터(736, 738) 및 제 3 도체(728-3)를 제외할 수 있다. 어느 방식이든, 전도성 전송 경로(728)의 "균형" 부분은, 실시예에서, 가변 매칭 서브시스템(770) 내의 균형 제 4 도체(728-4), 및 가변 매칭 서브시스템(770)과 전극(740, 750) 사이에 전기적으로 결합된 균형 제 5 도체(728-5)를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 가변 매칭 서브시스템(770)은 장치의 입력에서 전송 경로의 불균형 부분(즉, 불균형 도체(728-1, 728-2, 및 728-3)를 포함하는 부분)을 통해 RF 신호원(720)으로부터 불균형 RF 신호를 수신하고, 불균형 RF 신호를 2개의 균형 RF 신호(예컨대, 약 180도와 같이 120도 내지 240도의 위상차를 갖는 2개의 RF 신호)로 변환하며, 장치의 2개의 출력에서 2개의 균형 RF 신호를 생성하도록 구성된 장치를 하우징한다. 예컨대, 변환 장치는 일 실시예에서 밸룬(a balun)(744)일 수 있다. 균형 RF 신호는 균형 도체(728-4)를 통해 가변 매칭 회로(772)로, 궁극적으로는 균형 도체(728-5)를 통해 전극(740, 750)으로 전달된다.
다른 실시예에서, 도 7의 중앙에 점선 박스로 표시된 바와 같이, 이하에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 다른 RF 신호 생성기(720')는 가변 매칭 회로(772)에 직접 결합될 수 있는(또는 다수의 중간 도체 및 커넥터를 통해 결합될 수 있는) 균형 도체(728-1') 상에서 균형 RF 신호를 생성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 밸룬(774)은 시스템(700)으로부터 제외될 수 있다. 어느 방식이든, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 이중 종단형 가변 매칭 회로(772)(예컨대, 도 8-10의 가변 매칭 회로(800, 900, 1000))는 균형 RF 신호를(예컨대, 연결부(728-4 또는 728-1')를 통해) 수신하고, 이중 종단형 가변 매칭 회로(772)의 당시 구성에 대응하는 임피던스 변환을 수행하며, 연결부(728-5)를 통해 균형 RF 신호를 제 1 및 제 2 전극(740, 750)에 제공하도록 구성된다.
실시예에 따르면, RF 신호원(720)은 RF 신호 생성기(722) 및 전력 증폭기(724)(예컨대, 하나 이상의 전력 증폭기 스테이지를 포함함)를 포함한다. 연결부(714)를 통해 시스템 제어기(712)에 의해 제공되는 제어 신호에 응답하여, RF 신호 생성기(722)는 ISM(산업, 과학, 및 의료) 대역에서 주파수를 갖는 발진 전기 신호를 생성하도록 구성되지만, 시스템은 또한 다른 주파수 대역에서의 동작을 지원하도록 수정될 수 있다. RF 신호 생성기(722)는 다수의 실시예에서 상이한 전력 레벨 및/또는 상이한 주파수의 발진 신호를 생성하도록 제어될 수 있다. 예컨대, RF 신호 생성기(722)는, VHF(very high frequency) 범위(예컨대, 약 30MHz 내지 약 300MHz)에서 발진하는 신호, 약 10.0MHz 내지 약 100MHz의 주파수 범위에서 발진하는 신호, 및/또는 약 100MHz 내지 약 3.0GHz의 주파수 범위에서 발진하는 신호를 생성할 수 있다. 일부 바람직한 주파수는 예를 들어 13.56MHz(+/-5%), 27.125MHz(+/-5%), 40.68MHz(+/-5%), 및 2.45GHz(+/-5%)일 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 예를 들어, 신호 생성기(722)는 약 10dBm 내지 약 15dBm 범위의 전력 레벨에서 약 40.66MHz 내지 약 40.70MHz의 범위에서 발진하는 신호를 생성할 수 있다. 이와 달리, 발진 주파수 및/또는 전력 레벨은 상기 제공된 범위 또는 값보다 낮거나 높을 수 있다.
전력 증폭기(724)는 RF 신호 생성기(722)로부터 발진 신호를 수신하고, 전력 증폭기(724)의 출력에서 상당히 높은 전력 신호를 생성하기 위해 신호를 증폭하도록 구성된다. 예컨대, 출력 신호는 전력 레벨이 약 100와트 내지 약 400와트의 범위 또는 그보다 큰 전력 레벨을 갖지만, 전력 레벨은 또한 더 낮거나 더 높을 수 있다. 전력 증폭기(724)에 의해 인가되는 이득은 전원 공급 및 바이어스 회로(726)에 의해 증폭기(724)의 하나 이상의 스테이지에 제공되는 게이트 바이어스 전압 및/또는 드레인 바이어스 전압을 사용하여 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 전원 공급 및 바이어스 회로(726)는 시스템 제어기(712)로부터 수신된 제어 신호에 따라 각각의 RF 증폭기 스테이지의 입력 및/또는 출력(예컨대, 게이트 및/또는 드레인)에 바이어스 및 공급 전압을 제공한다.
전력 증폭기는 하나 이상의 증폭 스테이지를 포함할 수 있다. 실시예에서, 증폭기(724)의 각 스테이지는 입력 단자(예컨대, 게이트 또는 제어 단자) 및 2개의 전류 운반 단자(예컨대, 소스 및 드레인 단자)를 갖는 FET와 같은 전력 트랜지스터로서 구현된다. 임피던스 매칭 회로(도시되지 않음)는, 다수의 실시예에서, 증폭기 스테이지들 중 일부 또는 전부의 입력(예컨대, 게이트) 및/또는 출력(예컨대, 드레인 단자)에 결합될 수 있다. 실시예에서, 증폭기 스테이지의 각 트랜지스터는 LDMOS FET를 포함한다. 그러나, 트랜지스터가 임의의 특정 반도체 기술로 제한되도록 의도되지 않으며, 다른 실시예에서, 각 트랜지스터가 GaN 트랜지스터, 다른 유형의 MOS FET 트랜지스터, BJT, 또는 다른 반도체 기술을 이용하는 트랜지스터로서 실현될 수 있음을 유의해야 한다.
도 7에서, 전력 증폭기 구성(724)은 특정한 방식으로 다른 회로 구성요소에 결합된 하나의 증폭기 스테이지를 포함하도록 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 전력 증폭기 구성(724)은(예컨대, 도 3의 증폭기(324/325)의 실시예에서 도시된 바와 같이) 다른 증폭기 토폴로지를 포함할 수 있고 및/또는 증폭기 구성은 2개 이상의 증폭기 스테이지를 포함할 수 있다. 예컨대, 전력 증폭기 구성은 단일 종단형 증폭기, 이중 종단형(균형) 증폭기, 푸시풀 증폭기, 도허티 증폭기, 스위치 모드 전력 증폭기(SMPA), 또는 다른 유형의 증폭기의 다양한 실시예를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 7의 중앙의 점선 박스에 표시된 바와 같이, 다른 RF 신호 생성기(720')는 입력에서 RF 신호 생성기(722)로부터의 불균형 RF 신호를 수신하고, 상기 불균형 RF 신호를 증폭하며, 2개의 균형 RF 신호를 증폭기(724')의 2개의 출력에서 생성하도록 구성된 푸시풀 또는 균형 증폭기(724')를 포함할 수 있고, 여기서 상기 2개의 균형 RF 신호는 이후에 도체(728-1')를 통해 전극(740, 750)으로 전달된다. 이러한 실시예에서, 밸룬(774)은 시스템(700)으로부터 제외될 수 있고, 도체(728-1')는 가변 매칭 회로(772)에 직접 연결될 수 있다(또는 다수의 동축 케이블 및 커넥터 또는 다른 다중 도체 구조를 통해 연결될 수 있음).
제상 캐비티(760) 및 그 제상 캐비티(760)에 위치 설정된 임의의 부하(764)(예컨대, 식품, 액체, 등)는 전극(740, 750)에 의해 내부 챔버(762)로 방출되는 전자기 에너지(또는 RF 전력)에 대한 누적 부하를 제공한다. 보다 구체적으로, 전술한 바와 같이, 제상 캐비티(760) 및 부하(764)는 본 명세서에서 "캐비티 플러스 부하 임피던스"로 지칭되는 임피던스를 시스템에 제공한다. 부하(764)의 온도가 증가함에 따라 캐비티 플러스 부하 임피던스는 제상 동작시에 변한다. 캐비티 플러스 부하 임피던스는 RF 신호원(720)과 전극(740, 750) 사이의 전도성 전송 경로(728)를 따라 반사된 신호 전력의 크기에 직접적인 영향을 미친다. 대부분의 경우에, 캐비티(760)로 전송된 신호 전력의 크기를 최대화하고, 및/또는 전도성 전송 경로(728)를 따라 반사 신호 대 전달 신호 전력비를 최소화하는 것이 바람직하다.
RF 신호 생성기(720)의 출력 임피던스를 캐비티 플러스 부하 임피던스에 적어도 부분적으로 매칭시키기 위해, 제 1 매칭 회로(734)는 실시예에서 전송 경로(728)를 따라 전기적으로 결합된다. 제 1 매칭 회로(734)는 RF 신호원(720)의 임피던스(예컨대, 약 10옴 미만)로부터 중간 임피던스(예컨대, 50옴, 75옴, 또는 일부 다른 값)로 임피던스 변환을 수행하도록 구성된다. 제 1 매칭 회로(734)는 다양한 구성 중 임의의 구성을 가질 수 있다. 실시예에 따르면, 제 1 매칭 회로(734)는 고정된 구성요소(즉, 불변 구성요소 값을 갖는 구성요소)를 포함하지만, 제 1 매칭 회로(734)는 다른 실시예에서 하나 이상의 가변 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 매칭 회로(734)는 다수의 실시예에서 인덕턴스/캐패시턴스(LC) 네트워크, 직렬 인덕턴스 네트워크, 션트 인덕턴스 네트워크, 또는 대역 통과, 고역 통과 및 저역 통과 회로의 조합으로부터 선택된 임의의 하나 이상의 회로를 포함할 수 있다. 본질적으로, 제 1 매칭 회로(734)는 RF 신호 생성기(720)의 출력 임피던스와 캐비티 플러스 부하 임피던스 사이의 중간 레벨로 임피던스를 상승시키도록 구성된다.
실시예에 따르면, 상기한 바와 같이, 전력 검출 회로(730)는 RF 신호원(720)의 출력과 전극(740, 750) 사이의 전송 경로(728)를 따라 결합된다. 특정 실시예에서, 전력 검출 회로(730)는 RF 서브시스템(710)의 일부를 형성하고, RF 신호원(720)과 커넥터(736) 사이의 도체(728-2)에 결합된다. 다른 실시예에서, 전력 검출 회로(730)는 전송 경로(728)의 임의의 다른 부분에, 예를 들어 도체(728-1)에, 도체(728-3)에, RF 신호원(720)(또는 밸룬(774))과 가변 매칭 회로(772) 사이의 도체(728-4)에, 또는 가변 매칭 회로(772)와 전극(들)(740, 750)(즉, 전력 검출 회로(730'')로 표시되는 바와 같이) 사이의 도체(728-5)에 결합될 수 있다. 간략화를 위해, 전력 검출 회로는 본 명세서에서 참조 번호 730으로 지칭되지만, 그 회로는 참조 번호 730 '및 730''로 표시된 바와 같이 다른 위치에서 위치 설정될 수 있다.
그것이 어디에 결합되든, 전력 검출 회로(730)는 RF 신호원(720)과 전극(들)(740, 750) 중 하나 또는 양쪽과의 사이에서 전송 경로(728)를 따라 이동하는 반사 신호(즉, 전극(들)(740, 750)으로부터 RF 신호원(720)을 향하는 방향으로 이동하는 반사 RF 신호)의 전력을 모니터링하고, 측정하고, 또는 다른 경우에는 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 전력 검출 회로(730)는 또한 RF 신호원(720)과 전극(들)(740, 750) 사이에서 전송 경로(728)를 따라 이동하는 전달 신호(즉, RF 신호원(720)으로부터 전극(들)(740, 750)을 향하는 방향으로 이동하는 전달 RF 신호)의 전력을 검출하도록 구성된다.
연결부(732)를 통해, 전력 검출 회로(730)는 반사 신호 전력의 측정된 크기, 및 일부 실시예에서는 전달 신호 전력의 측정된 크기를 또한 운반하는 시스템 제어기(712)에 신호를 공급한다. 전달 및 반사 신호 전력 크기 모두가 운반되는 실시예에서, 시스템 제어기(712)는 반사 신호 대 전달 신호 전력비, 또는 S11 파라미터를 계산할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템 제어기(712)는 또한 전달 및 반사 신호 전력의 크기에 기초하여 시스템의 VSWR을 계산할 수 있다. 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 반사 신호 전력 크기가 반사 신호 전력 임계값을 초과하거나, 반사 신호 대 전달 신호 전력비가 S11 파라미터 임계값을 초과하거나, VSWR이 VSWR 임계값을 초과하는 경우, 이는 시스템(700)이 캐비티 플러스 부하 임피던스에 적절하게 매칭되지 않는다는 것과, 캐비티(760) 내의 부하(764)에 의한 에너지 흡수가 차선적일 수 있다는 것을 나타낸다. 이러한 상황에서, 시스템 제어기(712)는 반사 신호 전력 또는 S11 파라미터 또는 VSWR을 원하는 레벨을 향해 또는 원하는 레벨 아래로(예컨대, 반사 신호 전력 임계값, 및/또는 반사 신호 대 전달 신호 전력비 임계값 아래로) 유도하도록 가변 매칭 회로(772)의 상태를 변경함으로써, 허용 가능한 매칭을 재설정하고 부하(764)에 의한 보다 최적의 에너지 흡수를 가능하게 하는 프로세스를 조직한다.
보다 구체적으로, 시스템 제어기(712)는 제어 경로(716)를 통해 제어 신호를 가변 매칭 회로(772)에 제공할 수 있어, 가변 매칭 회로(772)가 회로 내의 하나 이상의 구성요소의 유도성, 용량성, 및/또는 저항성 값을 변화시킬 수 있다. 가변 매칭 회로(772)의 구성에 대한 조정은 바람직하게는 반사 신호 전력의 크기를 감소 시키고, 이는 S11 파라미터 또는 VSWR의 크기를 감소시키는 것과 부하(764)에 의해 흡수되는 전력을 증가시키는 것에 대응한다.
상기한 바와 같이, 가변 매칭 회로(772)는 부하(764)로의 RF 전력 전송을 가능한 최대로 최대화하도록 제상 캐비티(760) 플러스 부하(764)의 입력 임피던스를 매칭하는 데 사용된다. 제상 캐비티(760) 및 부하(764)의 초기 임피던스는 제상 동작의 시작시에 정확하게 공지되지 않을 수 있다. 또한, 부하(764)가 데워짐에 따라 제상 동작시에 부하(764)의 임피던스가 변한다. 실시예에 따르면, 시스템 제어기(712)는 가변 매칭 회로(772)에 제어 신호를 제공할 수 있어, 가변 매칭 회로(772)의 상태를 수정할 수 있게 한다. 이는, 비교적 낮은 반사-전달 전력비를 갖고 그에 따라 부하(764)에 의한 RF 전력의 비교적 높은 흡수를 갖는 제상 동작의 시작시에, 시스템 제어기(712)가 가변 매칭 회로(772)의 초기 상태를 설정할 수 있게 한다. 또한, 이는 시스템 제어기(712)가 가변 매칭 회로(772)의 상태를 수정할 수 있게 하므로, 부하(764)의 임피던스의 변화에도 불구하고 제상 동작 전반에 걸쳐 적절한 매칭이 유지될 수 있다.
가변 매칭 회로(772)는 임의의 다양한 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 회로(772)는 다수의 실시예에서 인덕턴스/캐패시턴스(LC) 네트워크, 인덕턴스 전용 네트워크, 캐패시턴스 전용 네트워크, 또는 대역 통과, 고역 통과 및 저역 통과 회로의 조합으로부터 선택된 임의의 하나 이상의 회로를 포함할 수 있다. 가변 매칭 회로(772)가 전송 경로(728)의 균형 부분에서 구현되는 실시예에서, 가변 매칭 회로(772)는 2개의 입력 및 2개의 출력을 갖는 이중 종단형 회로이다. 가변 매칭 회로가 전송 경로(728)의 불균형 부분에서 구현되는 다른 실시예에서, 가변 매칭 회로는 단일 입력 및 단일 출력을 갖는 단일 종단형 회로(예컨대, 도 4a, 4b의 매칭 회로(400 또는 440)와 유사함)일 수 있다. 보다 구체적인 실시예에 따르면, 가변 매칭 회로(772)는 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 8, 9의 이중 종단형 네트워크(800, 900))를 포함한다. 다른 보다 구체적인 실시예에 따르면, 가변 매칭 회로(772)는 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 10의 이중 종단형 네트워크(1000))를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 가변 매칭 회로(772)는 가변 인덕턴스 및 가변 캐패시턴스 요소 모두를 포함할 수 있다. 가변 매칭 회로(772)에 의해 제공되는 인덕턴스, 캐패시턴스 및/또는 저항 값은 차례로 회로(772)에 의해 제공되는 임피던스 변환에 영향을 미치며, 나중에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 시스템 제어기(712)로부터의 제어 신호를 통해 설정된다. 어느 경우든, 캐비티(760) 내의 부하(764) 플러스 캐비티(760)의 계속 변화하는 임피던스를 동적으로 매칭시키기 위한 처리 동작의 과정을 통해 가변 매칭 회로(772)의 상태를 변경함으로써, 시스템 효율은 제상 동작 전반에 걸쳐서 높은 수준으로 유지될 수 있다.
가변 매칭 회로(772)는 임의의 매우 다양한 회로 구성을 가질 수 있고, 이러한 구성의 비제한적인 예가 도 8-10에 도시되어 있다. 예컨대, 도 8은 예시적 실시예에 따른 제상 시스템(예컨대, 도 1, 2, 7의 시스템(100, 200, 700))에 통합될 수 있는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 회로(800)의 개략도이다. 실시예에 따르면, 가변 매칭 회로(800)는 고정값 및 가변 수동형 구성요소들의 네트워크를 포함한다.
회로(800)는 이중 종단형 입력(801-1, 801-2)(입력(801)으로 지칭됨), 이중 종단형 출력(802-1, 802-2)(출력(802)으로 지칭됨), 및 입력(801)과 출력(802) 간의 사다리 구성에 연결된 수동형 구성요소들의 네트워크를 포함한다. 예컨대, 시스템(700)에 연결될 때, 제 1 입력(801-1)은 균형 도체(728-4)의 제 1 도체에 연결될 수 있고, 제 2 입력(801-2)은 균형 도체(728-4)의 제 2 도체에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제 1 출력(802-1)은 균형 도체(728-5)의 제 1 도체에 연결될 수 있고, 제 2 출력(802-2)은 균형 도체(728-5)의 제 2 도체에 연결될 수 있다.
도 8에 도시된 특정 실시예에서, 회로(800)는 입력(801-1)과 출력(802-1) 사이에 직렬로 연결된 제 1 가변 인덕터(811) 및 제 1 고정 인덕터(815), 입력(801-2)과 출력(802-2) 사이에 직렬로 연결된 제 2 가변 인덕터(816) 및 제 2 고정 인덕터(820), 입력들(801-1 및 801-2) 사이에 연결된 제 3 가변 인덕터(821), 및 노드들(825 및 826) 사이에 연결된 제 3 고정 인덕터(824)를 포함한다.
실시예에 따르면, 제 3 가변 인덕터(821)는 제 1 매칭 회로(예컨대, 도 7의 회로(734))에 의해 수정된 바와 같이 RF 신호원(예컨대, 도 7의 RF 신호원(720))의 임피던스를 매칭시키도록, 또는 보다 구체적으로 제 1 매칭 회로(예컨대, 도 7의 회로(734))에 의해 수정된 바와 같이 최종 스테이지 전력 증폭기의 임피던스를 매칭키시도록 구성 가능한 "RF 신호원 매칭부"에 대응한다. 실시예에 따르면, 제 3 가변 인덕터(821)는 약 5nH 내지 약 200nH의 범위의 인덕턴스를 제공하기 위해 선택적으로 함께 결합될 수 있는 유도성 구성요소들의 네트워크를 포함하지만, 그 범위는 또한 더 낮거나 더 높은 인덕턴스 값으로 확장될 수 있다.
대조적으로, 가변 임피던스 매칭 네트워크(800)의 "캐비티 매칭부"는 제 1 및 제 2 가변 인덕터(811, 816) 및 고정 인덕터(815, 820 및 824)에 의해 제공된다. 제 1 및 제 2 가변 인덕터(811, 816)의 상태가 다수의 인덕턴스 값을 제공하도록 변경될 수 있기 때문에, 제 1 및 제 2 가변 인덕터(811, 816)는 캐비티 플러스 부하(예컨대, 도 7의 캐비티(760) 플러스 부하(764))의 임피던스를 최적으로 매칭시키도록 구성 가능하다. 예컨대, 인덕터(811, 816)는 각각 약 10nH 내지 약 200nH의 범위의 값을 가질 수 있지만, 그 값들은 다른 실시예에서 더 낮고 및/또는 더 높을 수 있다.
또한, 고정 인덕터(815, 820, 824)는 약 50nH 내지 약 800nH의 범위의 인덕턴스 값을 가질 수 있지만, 그 인덕턴스 값은 또한 더 낮거나 더 높을 수 있다. 인덕터(811, 815, 816, 820, 821, 824)는 다수의 실시예에서 개별 인덕터, 분산형 인덕터(예컨대, 인쇄 코일), 와이어본드, 송신 라인, 및/또는 다른 유도성 구성요소를 포함할 수 있다. 실시예에서, 쌍을 이루는 방식으로 가변 인덕터(811 및 816)가 동작되고, 이는 출력(802-1 및 802-2)으로 전달된 RF 신호가 균형을 이루는 것을 보장하기 위해 동작시에 그 인덕턴스 값이 임의의 주어진 시간에 서로 동일하도록 제어됨을 의미한다.
상기한 바와 같이, 가변 매칭 회로(800)는 전송 경로(728)의 균형 부분(예컨대, 커넥터(728-4 및 728-5) 사이)을 따라 연결되도록 구성된 이중 종단형 회로이고, 다른 실시예는 전송 경로(728)의 불균형 부분을 따라 연결되도록 구성된 단일 종단형(즉, 하나의 입력 및 하나의 출력) 가변 매칭 회로를 포함할 수 있다.
회로(800)에서 인덕터(811, 816, 821)의 인덕턴스 값을 변화시킴으로써, 시스템 제어기(712)는 회로(800)에 의해 제공되는 임피던스 변환을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 인덕턴스 값 변화는 RF 신호원(720)과 캐비티 플러스 부하 임피던스 간의 전체적인 임피던스 매칭을 개선하고, 이로 인해 반사 신호 전력 및/또는 반사 신호 대 전달 신호 전력비가 감소해야 한다. 대부분의 경우에, 시스템 제어기(712)는 최대 전자기장 세기가 캐비티(760)에서 달성되고, 및/또는 최대량의 전력이 부하(764)에 의해 흡수되며, 및/또는 최소량의 전력이 부하(764)에 의해 반사되는 상태에서 회로(800)를 구성하려고 노력할 수 있다.
도 9는 다른 예시적 실시예에 따른 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크(900)의 개략도이다. 네트워크(900)는 이중 종단형 입력(901-1, 901-2)(입력(901)으로 지칭됨), 이중 종단형 출력(902-1, 902-2)(출력(902)으로 지칭됨), 및 입력(901)과 출력(902) 간의 사다리 구성에 연결된 수동형 구성요소들의 네트워크를 포함한다. 사다리 구성은 입력(901-1)과 출력(902-1) 사이에 서로 직렬로 결합된 제 1 복수의 N개의 개별 인덕터(911-914)를 포함하고, 여기서 N은 2와 10 사이의 정수, 또는 그 보다 큰 정수일 수 있다. 사다리 구성은 또한 입력(901-2)과 출력(902-2) 사이에 서로 직렬로 결합된 제 2 복수의 N개의 개별 인덕터(916-919)를 포함한다. 추가적인 개별 인덕터(915, 920)는 중간 노드(925, 926)와 출력 노드(902-1, 902-2) 사이에서 결합될 수 있다. 또한, 사다리 구성은 입력(901-1 및 901-2) 사이에 서로 직렬로 결합된 제 3 복수의 개별 인덕터(921-923), 및 노드(925 및 926) 사이에 결합된 추가적인 개별 인덕터(924)를 포함한다. 예컨대, 인덕터(915, 920, 924) 각각은 약 50nH 내지 약 800nH 범위의 인덕턴스 값을 가질 수 있지만, 그 인덕턴스 값은 또한 더 낮거나 더 높을 수 있다.
인덕터(911-914)의 직렬 구성은 제 1 가변 인덕터(예컨대, 도 8의 인덕터(811))로 간주될 수 있고, 인덕터(916-919)의 직렬 구성은 제 2 가변 인덕터(예컨대, 도 8의 인덕터(816))로 간주될 수 있으며, 인덕터(921-923)의 직렬 구성은 제 3 가변 인덕터(예컨대, 도 8의 인덕터(821))로 간주될 수 있다. "가변 인덕터"의 가변성을 제어하기 위해, 네트워크(900)는 복수의 바이패스 스위치(931-934, 936-939, 941, 및 943)를 포함하고, 여기서 각 스위치(931-934, 936-939, 941, 및 943)는 인덕터(911-914, 916-919, 921, 및 923) 중 하나의 단자들을 가로질러서 병렬로 결합되어 있다. 스위치(931-934, 936-939, 941, 및 943)는 예를 들어 트랜지스터, 기계식 릴레이 또는 기계식 스위치로서 구현될 수 있다. 각 스위치(931-934, 936-939, 941, 및 943)의 전기 전도성 상태(즉, 열림 또는 닫힘)는 시스템 제어기로부터의 제어 신호(예컨대, 도 7의 연결부(716)를 통해 제공된 시스템 제어기(712)로부터의 제어 신호)를 사용하여 제어된다.
실시예에서, 입력(901)과 출력(902) 사이의 2개의 경로에서의 대응하는 인덕터 세트는 실질적으로 동일한 값을 갖고, 대응하는 인덕터 세트 각각에 대한 스위치의 전도성 상태는 쌍을 이루는 방식으로 동작되며, 이는 출력(902-1 및 902-2)으로 전달된 RF 신호가 균형을 이루고 있음을 보장하기 위해, 동작시에 스위치 상태가 임의의 주어진 시간에 서로 동일하도록 제어됨을 의미한다. 예컨대, 인덕터(911 및 916)는 실질적으로 동일한 값을 갖는 제 1의 "대응 인덕터 세트" 또는 "페어링된 인덕터"를 구성할 수 있고, 동작시에, 스위치(931 및 936)의 상태는 임의의 주어진 시간에 동일하도록 제어된다(예컨대, 양쪽이 열림 또는 양쪽이 닫힘). 마찬가지로, 인덕터(912 및 917)는 쌍을 이루는 방식으로 동작되는 동일한 인덕턴스 값을 갖는 대응하는 제 2 인덕터 세트를 구성할 수 있고, 인덕터(913 및 918)는 쌍을 이루는 방식으로 동작되는 동일한 인덕턴스 값을 갖는 대응하는 제 3 인덕터 세트를 구성할 수 있으며, 인덕터(914 및 919)는 쌍을 이루는 방식으로 동작되는 동일한 인덕턴스 값을 갖는 대응하는 제 4 인덕터 세트를 구성할 수 있다.
각각의 병렬 인덕터/스위치 조합에 대하여, 그 대응하는 스위치가 열림 또는 비전도성 상태에 있을 때에 실질적으로 모든 전류는 인덕터를 통해 흐르고, 스위치가 닫힘 또는 전도성 상태에 있을 때에는 실질적으로 모든 전류가 스위치를 통해 흐른다. 예컨대, 모든 스위치(931-934, 936-939, 941 및 943)가 도 9에 도시된 바와 같이 열려 있으면, 입력 및 출력 노드(901-1, 902-1) 사이에 실질적으로 흐르는 모든 전류는 직렬의 인덕터(911-915)를 통해 흐르고, 입력 및 출력 노드(901-2, 902-2) 사이에 실질적으로 흐르는 모든 전류는(인덕터(921-923 또는 924)를 통해 흐르는 임의의 전류에 의해 수정되는 바와 같이) 직렬의 인덕터(916-920)를 통해 흐른다. 이 구성은 네트워크(900)의 최대 인덕턴스 상태(즉, 입력 및 출력 노드(901, 902) 사이에 최대 인덕턴스 값이 존재하는 네트워크(900)의 상태)를 나타낸다. 반대로, 모든 스위치(931-934, 936-939, 941, 및 943)가 닫히면, 입력 및 출력 노드(901, 902) 사이에 흐르는 실질적으로 모든 전류는 인덕터(911-914 및 916-919)를 바이패스하고, 대신에 스위치(931-934), 인덕터(915 또는 920), 및 입력 및 출력 노드(901, 902)와 스위치(931-934, 936-939) 사이의 전도성 상호 연결부를 통해 흐른다. 이 구성은 네트워크(900)의 최소 인덕턴스 상태(즉, 입력 및 출력 노드(901, 902) 사이에 최소 인덕턴스 값이 존재하는 네트워크(900)의 상태)를 나타낸다. 이상적으로 최소 인덕턴스 값은 거의 0 인덕턴스일 것이다. 그러나, 실제로는 스위치(931-934 또는 936-939), 인덕터(915 또는 920), 및 노드(901, 902)와 스위치(931-934 또는 936-939) 사이의 전도성 상호 연결부의 누적 인덕턴스로 인해 비교적 작은 인덕턴스가 최소 인덕턴스 상태로 존재한다. 예컨대, 최소 인덕턴스 상태에서, 스위치(931-934 또는 936-939)의 직렬 조합에 대한 트레이스 인덕턴스는 약 10nH 내지 약 400nH의 범위일 수 있지만, 트레이스 인덕턴스는 또한 더 작거나 더 클 수 있다. 또한, 더 크거나, 더 작거나, 실질적으로 유사한 트레이스 인덕턴스는 다른 네트워크 상태들 각각에도 내재되어 있을 수 있으며, 여기서 임의의 주어진 네트워크 상태에 대한 트레이스 인덕턴스는 전류가 주로 네트워크(900)를 통해 운반되는 일련의 도체 및 스위치의 인덕턴스의 합계이다.
모든 스위치(931-934, 936-939)가 열린 최대 인덕턴스 상태로부터 시작하면, 시스템 제어기는, 인덕터(911-914, 916-919)의 대응하는 조합을 바이패스함으로써 네트워크(900)의 인덕턴스를 감소시키기 위해, 스위치(931-934, 936-939)의 임의의 조합의 닫힘을 초래하는 제어 신호(951-954, 956-959)를 제공할 수 있다.
도 8의 실시예와 유사하게, 회로(900)에서, 제 1 및 제 2 복수의 개별 인덕터(911-914, 916-919) 및 고정 인덕터(924)는 회로의 "캐비티 매칭부"에 대응한다. 도 5a와 관련해서 상기한 실시예와 유사하게, 일 실시예에서, 각 인덕터(911-914, 916-919)는 본 명세서에서 정규화된 값 I로 지칭되는 실질적으로 동일한 인덕턴스 값을 갖는다. 예컨대, 각 인덕터(911-914, 916-919)는 약 1nH 내지 약 400nH의 범위의 값, 또는 일부 다른 값을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 입력 노드(901-1 및 902-2) 사이의 최대 인덕턴스 값, 및 입력 노드(901-2 및 902-2) 사이의 최대 인덕턴스 값(즉, 모든 스위치(931-934, 936-939)가 열림 상태에 있는 경우)은, 최대 인덕턴스 상태에 있을 때에 네트워크(900)에 존재할 수 있는 약 NxI, 플러스 임의의 트레이스 인덕턴스일 것이다. n개의 스위치가 닫힘 상태에 있는 경우, 대응하는 입력 노드와 출력 노드 사이의 인덕턴스 값은 약 (N-n)xI(플러스 트레이스 인덕턴스)일 것이다.
또한, 도 5a와 관련해서 설명한 바와 같이, 다른 실시예에서, 인덕터(911-914, 916-919)는 서로 상이한 값을 가질 수 있다. 예컨대, 입력 노드(901-1)로부터 출력 노드(902-1)를 향해 이동하면, 제 1 인덕터(911)는 정규화된 인덕턴스 값 I을 가질 수 있고, 직렬의 각 후속 인덕터(912-914)는 더 크거나 더 작은 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 마찬가지로, 입력 노드(901-2)로부터 출력 노드(902-2)를 향해 이동하면, 제 1 인덕터(916)는 정규화된 인덕턴스 값 I을 가질 수 있고, 직렬의 각 후속 인덕터(917-919)는 더 크거나 더 작은 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 예컨대, 각각의 후속 인덕터(912-914 또는 917-919)는 가장 가까운 다운스트림 인덕터(911-914 또는 916-918)의 인덕턴스 값의 배수(예컨대, 약 2배 또는 절반)인 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 상기 표 1의 예는 입력 및 출력 노드(901-1 및 902-1) 사이의 제 1 직렬 인덕턴스 경로와, 입력 및 출력 노드(901-2 및 902-1) 사이의 제 2 직렬 인덕턴스 경로에도 적용된다. 보다 구체적으로, 인덕터/스위치 조합(911/931 및 916/956)은 각각 인덕터/스위치 조합(501/511)과 유사하고, 인덕터/스위치 조합(912/932 및 917/957)은 각각 인덕터/스위치 조합(502/512)과 유사하고, 인덕터/스위치 조합(913/933 및 918/958)은 각각 인덕터/스위치 조합(503/513)과 유사하며, 인덕터/스위치 조합(914/934 및 919/959)은 각각 인덕터/스위치 조합(504/514)과 유사하다.
최소 인덕턴스 상태에서 직렬 인덕터(911-914)를 통한 트레이스 인덕턴스가 약 10nH이고, 직렬 인덕터(911-914)에 의해 달성 가능한 인덕턴스 값의 범위가 약 10nH(트레이스 인덕턴스) 내지 약 400nH라고 가정하면, 인덕터(911-914)의 값은 예를 들어 각각 약 10nH, 약 20nH, 약 40nH, 약 80nH, 및 약 160nH일 수 있다. 직렬 인덕터(916-919)의 조합은 유사하게 또는 동일하게 구성될 수 있다. 물론, 4개의 인덕터(911-914 또는 916-919)보다 많거나 적은 인덕터가 입력 및 출력 노드(901-1/902-1 또는 901-2/902-2) 사이의 직렬 조합에 포함될 수 있고, 각 직렬 조합 내의 인덕터는 상기 주어진 예시적 값과 상이한 값을 가질 수 있다.
대응하는 입력 및 출력 노드 사이의 각각의 직렬 조합에서 전환되는 인덕턴스의 수가 4와 같고, 각각의 인덕터(911-914, 916-919)가 I 값의 일부 배수인 값을 갖는다고 상기 예시적 실시예가 특정하고 있지만, 가변 직렬 인덕턴스 네트워크의 다른 실시예는 4개보다 많거나 적은 인덕터, 인덕터에 대한 상이한 상대적인 값, 및/또는 인덕터의 상이한 구성(예컨대, 병렬 및/또는 직렬 결합된 인덕터들의 상이하게 연결된 세트)을 가질 수 있다. 어느 방식이든, 제상 시스템의 임피던스 매칭 네트워크에서 가변 인덕턴스 네트워크를 제공함으로써, 시스템은 제상 동작시에 존재하는 계속 변화하는 캐비티 플러스 부하 임피던스를 보다 잘 매칭할 수 있다.
도 8의 실시예와 같이, 제 3 복수의 개별 인덕터(921-923)는 회로의 "RF 신호원 매칭부"에 대응한다. 제 3 가변 인덕터는 인덕터(921-923)의 직렬 구성을 포함하고, 여기서 바이패스 스위치(941 및 943)는 인덕터(921 및 923)가 선택적으로 상기 직렬 구성에 연결되거나 제어 신호(961 및 963)에 기초하여 바이패스될 수 있게 한다. 실시예에서, 각 인덕터(921-923)는 동등한 값(예컨대, 약 1nH 내지 약 100nH의 범위의 값)을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 인덕터(921-923)는 서로 상이한 값을 가질 수 있다. 인덕터(922)는 바이패스 스위치(941 및 943)의 상태와 관계없이 입력 단자(901-1 및 901-2) 사이에 전기적으로 연결된다. 따라서, 인덕터(922)의 인덕턴스 값은 입력 단자(901-1 및 901-2) 사이의 베이스라인(즉, 최소) 인덕턴스로서 기능한다. 실시예에 따르면, 제 1 및 제 3 인덕터(921, 923)는 서로의 비율인 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 예컨대, 제 1 인덕터(921)가 정규화된 인덕턴스 값 J를 갖는 경우, 인덕터(923)는 다수의 실시예에서 2*J, 3*J, 4*J, 또는 일부 다른 비율의 값을 가질 수 있다.
도 10은 다른 예시적 실시예에 따라 제상 시스템(예컨대, 도 1, 2, 7의 시스템(100, 200, 700))에 통합될 수 있는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 회로(1000)의 개략도이다. 일 실시예에 따른 매칭 회로(800, 900)(도 8 및 9)와 같이, 가변 매칭 회로(1000)는 고정값 및 가변 수동형 구성요소들의 네트워크를 포함한다.
회로(1000)는 이중 종단형 입력(1001-1, 1001-2)(입력(1001)으로 지칭됨), 이중 종단형 출력(1002-1, 1002-2)(출력(1002)으로 지칭됨), 및 입력(1001)과 출력(1002) 사이에 연결된 수동형 구성요소들의 네트워크를 포함한다. 예컨대, 시스템(700)에 연결될 때, 제 1 입력(1001-1)은 균형 도체(728-4)의 제 1 도체에 연결될 수 있고, 제 2 입력(1001-2)은 균형 도체(728-4)의 제 2 도체에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제 1 출력(1002-1)은 균형 도체(728-5)의 제 1 도체에 연결될 수 있고, 제 2 출력(1002-2)은 균형 도체(728-5)의 제 2 도체에 연결될 수 있다.
도 10에 도시된 특정 실시예에서, 회로(1000)는 입력(1001-1)과 출력(1002-1) 사이에 직렬로 연결된 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(1011) 및 제 1 인덕터(1015), 입력(1001-2)과 출력(1002-2) 사이에 직렬로 연결된 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(1016) 및 제 2 인덕터(1020), 및 노드(1025 및 1026) 사이에 연결된 제 3 가변 캐패시턴스 네트워크(1021)를 포함한다. 인덕터(1015, 102)는, 비교적 낮은 주파수(예컨대, 약 40.66MHz 내지 약 40.70MHz) 및 고전력(예컨대, 약 50W 내지 약 500W) 동작을 위해 설계될 수 있음에 따라, 실시예에서 사이즈 및 인덕턴스 값 모두에서 비교적 크다. 예컨대, 인덕터(1015, 1020) 각각은 약 100nH 내지 약 1000nH의 범위(예컨대, 약 200nH 내지 약 600nH의 범위)의 값을 가질 수 있지만, 그 값은 다른 실시예에서 더 낮고 및/또는 더 높을 수 있다. 실시예에 따르면, 인덕터(1015, 1020)는 고정값, 집중형 인덕터(예컨대, 다른 실시예에서, 코일, 개별 인덕터, 분산형 인덕터(예컨대, 인쇄 코일), 와이어본드, 송신 라인, 및/또는 다른 유도성 구성요소)이다. 다른 실시예에서, 인덕터(1015, 1020)의 인덕턴스 값은 가변적일 수 있다. 어느 경우든, 인덕터(1015, 1020)의 인덕턴스 값은 실시예에서 영구적으로(인덕터(1015, 1020)가 고정값일 때)) 또는 임의의 주어진 시간에(인덕터(1015, 1020)가 가변적일 때에 쌍을 이루는 방식으로 동작됨)실질적으로 동일하다.
제 1 및 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(1011, 1016)는 회로(1000)의 "직렬 매칭부"에 대응한다. 실시예에 따르면, 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(1011)는 제 1 가변 캐패시터(1013)와 병렬로 결합된 제 1 고정값 캐패시터(1012)를 포함한다. 제 1 고정값 캐패시터(1012)는 실시예에서 약 1pF 내지 약 100pF 범위의 캐패시턴스 값을 가질 수 있다. 도 5b와 관련해서 전술한 바와 같이, 제 1 가변 캐패시터(1013)는 0pF 내지 약 100pF 범위의 캐패시턴스를 제공하기 위해 함께 선택적으로 결합될 수 있는 용량성 구성요소들의 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(1011)에 의해 제공되는 총 캐패시턴스 값은 약 1pF 내지 약 200pF의 범위일 수 있지만, 그 범위는 또한 더 작거나 더 높은 캐패시턴스 값으로 확장될 수 있다.
마찬가지로, 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(1016)는 제 2 가변 캐패시터(1018)와 병렬로 결합된 제 2 고정값 캐패시터(1017)를 포함한다. 제 2 고정값 캐패시터(1017)는 실시예에서 약 1pF 내지 약 100pF의 범위의 캐패시턴스 값을 가질 수 있다. 도 5b와 관련해서 전술한 바와 같이, 제 2 가변 캐패시터(1018)는 0pF 내지 약 100pF 범위의 캐패시턴스를 제공하기 위해 함께 선택적으로 결합될 수 있는 용량성 구성요소들의 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(1016)에 의해 제공되는 총 캐패시턴스 값은 약 1pF 내지 약 200pF의 범위일 수 있지만, 그 범위는 또한 더 작거나 더 높은 캐패시턴스 값으로 확장될 수 있다.
어떤 경우에도, 출력(1002-1 및 1002-2)에 제공된 신호의 균형을 보장하기 위해, 제 1 및 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(1011, 1016)의 캐패시턴스 값은 실시예에서 임의의 주어진 시간에 실질적으로 동일하도록 제어된다. 예컨대, 제 1 및 제 2 가변 캐패시터(1013, 1018)의 캐패시턴스 값이 제어될 수 있어, 제 1 및 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(1011, 1016)의 캐패시턴스 값은 임의의 주어진 시간에 실질적으로 동일하도록 제어될 수 있다. 제 1 및 제 2 가변 캐패시터(1013, 1018)는 쌍을 이루는 방식으로 동작하며, 이는 출력(1002-1 및 1002-2)으로 전달되는 RF 신호가 균형을 이루는 것을 보장하기 위해, 동작시에 그 캐패시턴스 값이 임의의 주어진 시간에 제어됨을 의미한다. 제 1 및 제 2 고정값 캐패시터(1012, 1017)의 캐패시턴스 값은 일부 실시예에서 실질적으로 동일할 수 있지만, 다른 경우에는 상이할 수 있다.
가변 임피던스 매칭 네트워크(1000)의 "션트 매칭부"는 제 3 가변 캐패시턴스 네트워크(1021) 및 고정형 인덕터(1015, 1020)에 의해 제공된다. 실시예에 따르면, 제 3 가변 캐패시턴스 네트워크(1021)는 제 3 가변 캐패시터(1024)와 병렬로 결합된 제 3 고정값 캐패시터(1023)를 포함한다. 제 3 고정값 캐패시터(1023)는 실시예에서 약 1pF 내지 약 500pF 범위의 캐패시턴스 값을 가질 수 있다. 도 5b와 관련하여 전술한 바와 같이, 제 3 가변 캐패시터(1024)는 0pF 내지 약 200pF 범위의 캐패시턴스를 제공하기 위해 함께 선택적으로 결합될 수 있는 용량성 구성요소들의 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서, 제 3 가변 캐패시턴스 네트워크(1021)에 의해 제공되는 총 캐패시턴스 값은 약 1pF 내지 약 700pF의 범위일 수 있지만, 그 범위는 또한 더 작거나 더 높은 캐패시턴스 값으로 확장될 수 있다.
가변 캐패시턴스 네트워크(1011, 1016, 1021)의 상태가 다수의 캐패시턴스 값을 제공하도록 변경될 수 있기 때문에, 가변 캐패시턴스 네트워크(1011, 1016, 1021)는 캐비티 플러스 부하(예컨대, 도 7의 캐비티(760) 플러스 부하(764))의 임피던스를 RF 신호원(예컨대, 도 7의 RF 신호원(720, 720'))에 최적으로 매칭시키도록 구성 가능하다. 회로(1000)에서 캐패시터(1013, 1018, 1024)의 캐패시턴스 값을 변화시킴으로써, 시스템 제어기(예컨대, 도 7의 시스템 제어기(712))는 회로(1000)에 의해 제공되는 임피던스 변환을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 캐패시턴스 값 변화는 RF 신호원(720)과 캐비티 플러스 부하의 임피던스 사이의 전체적인 임피던스 매칭을 개선하고, 이에 의해 반사 신호 전력 및/또는 반사 신호 대 전달 신호 전력비를 감소시켜야 한다. 대부분의 경우에, 시스템 제어기(712)는 캐비티(760)에서 최대 전자기장 세기가 달성되고, 및/또는 최대량의 전력이 부하(764)에 의해 흡수되며, 및/또는 최소량의 전력이 부하(764)에 의해 반사되는 상태에서 회로(1000)를 구성하고자 노력할 수 있다.
도 8-10에 도시된 가변 임피던스 매칭 회로(800, 900, 100)는 원하는 이중 종단형 가변 임피던스 변환을 수행할 수 있는 3가지 가능한 회로 구성일 뿐이라는 것을 이해해야 한다. 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 회로의 다른 실시예는 상이하게 배열된 유도성 또는 용량성 네트워크를 포함할 수 있거나, 인덕터, 캐패시터, 및/또는 레지스터의 다양한 조합을 포함하는 수동형 네트워크를 포함할 수 있으며, 여기서 수동형 구성요소들 중 일부는 고정값 구성요소일 수 있고, 수동형 구성요소들 중 일부는 가변 값 구성요소(예컨대, 가변 인덕터, 가변 캐패시터, 및/또는 가변 레지스터)일 수 있다. 또한, 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 회로는 수동형 구성요소를 네트워크 내외부로 스위칭하여 회로에 의해 제공되는 전체적인 임피던스 변환을 변경하는 능동형 디바이스(예컨대, 트랜지스터)를 포함할 수 있다.
제상 시스템의 특정한 물리적 구성을 도 11과 관련해서 이제 설명할 것이다. 보다 구체적으로, 도 11은 예시적 실시예에 따른 제상 시스템(1100)의 측단면도이다. 제상 시스템(1100)은 일반적으로 실시예에서 제상 캐비티(1174), 사용자 인터페이스(도시되지 않음), 시스템 제어기(1130), RF 신호원(1120), 전원 공급 및 바이어스 회로(도시되지 않음), 전력 검출 회로(1180), 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160), 제 1 전극(1170), 및 제 2 전극(1722)을 포함한다. 실시예에 따르면, 시스템 제어기(1130), RF 신호원(1120), 전원 공급 및 바이어스 회로, 및 전력 검출 회로(1180)는 제 1 모듈(예컨대, 도 13의 RF 모듈(1300))의 부분들을 형성할 수 있고, 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160)는 제 2 모듈(예컨대, 도 12a, 12b의 모듈(1200 또는 1240))의 부분들을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제상 시스템(1100)은 온도 센서(들), 및/또는 IR 센서(들)(1921)를 포함할 수 있다.
제상 시스템(1100)은 실시예에서 격납 구조물(1150) 내에 포함된다. 실시예에 따르면, 격납 구조물(1150)은 제상 캐비티(1174) 및 회로 하우징 영역(1178)과 같은 2개 이상의 내부 영역을 형성할 수 있다. 격납 구조물(1150)은 하부, 상부, 및 측부 벽을 포함한다. 격납 구조물(1150)의 일부 벽들의 내부 표면들 중 일부는 제상 캐비티(1174)를 형성할 수 있다. 제상 캐비티(1174)는 제상될 부하(1164)가 배치될 수 있는 에어 캐비티에 의해 분리되어 있는 제 1 및 제 2 병렬 플레이트 전극(1170, 1172)을 갖는 용량성 제상 구성을 포함한다. 예컨대, 제 1 전극(1170)은 에어 캐비티 위에 위치 설정될 수 있고, 제 2 전극(1172)은 단일 종단형 시스템의 실시예에서 격납 구조물(1150)의 전도성 부분(예컨대, 격납 구조물(1150)의 하부 벽의 부분)에 의해 제공될 수 있다. 이와 달리, 단일 또는 이중 종단형 시스템의 실시예에서, 제 2 전극(1172)은 도시된 바와 같이 격납 구조물(1150)과는 별개인 전도성 플레이트로부터 형성될 수 있다. 실시예에 따르면, 비전기 전도성 지지 구조물(들)(1154)은 에어 캐비티 위에 제 1 전극(1170)을 매달고, 격납 구조물(1150)로부터 제 1 전극(1170)을 전기적으로 격리시키며, 에어 캐비티에 대해 고정된 물리적 배향으로 제 1 전극(1170)을 유지하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 부하(1164)와 제 2 전극(1172) 사이의 직접적인 접촉을 피하기 위해, 비전도성 지지 및 배리어 구조물(1156)은 격납 구조물(1150)의 하부 표면 상에서 위치 설정될 수 있다.
실시예에 따르면, 격납 구조물(1150)은 적어도 부분적으로 전도성 재료로 형성되고, 격납 구조물의 전도성 부분(들)은 시스템의 다양한 전기 구성요소에 대한 접지 기준을 제공하도록 접지될 수 있다. 이와 달리, 제 2 전극(1172)에 대응하는 격납 구조물(1150)의 적어도 일부는 전도성 재료로 형성되고 접지될 수 있다.
온도 센서(들) 및/또는 IR 센서(들)(1921)는 제상 동작 전에, 제상 동작시에, 및 제상 동작 후에 모두에서 부하(1164)의 온도가 감지되게 할 수 있는 위치에 위치 설정될 수 있다. 실시예에 따르면, 온도 센서(들) 및/또는 IR 센서(들)(1922)는 부하 온도 추정치를 시스템 제어기(1130)에 제공하도록 구성된다.
시스템 제어기(1130), RF 신호원(1120), 전원 공급 및 바이어스 회로(도시되지 않음), 전력 검출 회로(1180), 및 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160)의 다양한 구성요소 중 일부 또는 전부는, 실시예에서, 격납 구조물(1150)의 회로 하우징 영역(1178) 내의 하나 이상의 공통 기판(예컨대, 기판(1152))에 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 나열된 모든 구성요소 중 일부는 RF 모듈(예컨대, 도 13의 RF 모듈(1300)) 및 가변 임피던스 매칭 회로 모듈(예컨대, 도 12a, 12b의 모듈(1200 또는 1240)의 변형물)에 포함될 수 있어, 격납 구조물(1150)의 회로 하우징 영역(1178) 내에 하우징된다. 실시예에 따르면, 시스템 제어기(1130)는 공통 기판(1152) 상의 또는 내부의 다수의 전도성 상호 연결부를 통해, 및/또는 도시되지 않은 다수의 케이블(예컨대, 동축 케이블)을 통해, 사용자 인터페이스, RF 신호원(1120), 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160), 및 전력 검출 회로(1180)에 결합된다. 또한, 전력 검출 회로(1180)는 실시예에서 RF 신호원(1120)의 출력과 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160)의 입력 사이의 전송 경로(1148)를 따라 결합된다. 예컨대, 기판(1152)(또는 RF 모듈(1300) 또는 가변 임피던스 매칭 네트워크 모듈(1200, 1240)을 형성하는 기판)은 마이크로파 또는 RF 라미네이트, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 기판, 인쇄 회로 기판(PCB) 재료 기판(예컨대, FR-4), 알루미나 기판, 세라믹 타일, 또는 다른 유형의 기판을 포함할 수 있다. 다수의 대안적인 실시예에서, 구성요소들 중 다양한 구성요소는 기판과 구성요소 사이의 전기적 상호 연결부를 통해 상이한 기판에 결합될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 구성요소들 중 일부 또는 전부는 별개의 기판에 결합되는 것이 아니라 캐비티 벽에 결합될 수 있다.
단일 종단형 또는 이중 종단형 실시예에서, 제 1 전극(1170)은 실시예에서 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160) 및 전송 경로(1148)를 통해 RF 신호원(1120)에 전기적으로 결합된다. 이중 종단형 실시예에서, 제 2 전극(1172)은 또한 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160) 및 전송 경로(1148)를 통해 RF 신호원(1120)에 전기적으로 결합된다. 상기한 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160)의 단일 종단형 실시예는 단일 종단형 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 4a의 네트워크(400)) 또는 단일 종단형 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 4b의 네트워크(440))를 포함할 수 있다. 이와 달리, 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160)의 이중 종단형 실시예는 이중 종단형 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 8, 9의 네트워크(800, 900)) 또는 이중 종단형 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 10의 네트워크(1000))를 포함할 수 있다. 실시예에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크(1160)는 모듈(예컨대, 도 12a, 12b의 모듈(1200, 1240) 중 하나)로서 구현되거나, 혹은 공통 기판(1152)에 결합되고 회로 하우징 영역(1178) 내에 위치된다. 전도성 구조물(예컨대, 전도성 비아, 트레이스, 케이블, 와이어, 및 기타 구조물)은 회로 하우징 영역(1178) 내의 회로와 전극(1170, 1172) 사이의 전기 통신을 제공할 수 있다.
다수의 실시예에 따르면, 본 명세서에서 논의된 단일 종단형 또는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크와 관련된 회로는 하나 이상의 모듈의 형태로 구현될 수 있으며, 여기서 "모듈"은 공통 기판에 결합된 전기적 구성요소들의 어셈블리로서 본 명세서에서 정의된다. 예컨대, 도 12a 및 12b는 2개의 예시적 실시예에 따라 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 8-10의 네트워크(800, 900, 1000))를 포함하는 모듈(1200, 1240)의 예시에 대한 사시도이다. 보다 구체적으로, 도 12a는 가변 인덕턴스 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 8, 9의 네트워크(800, 900))를 하우징하는 모듈(1200)을 도시하고, 도 12b는 가변 캐패시턴스 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 10의 네트워크(1000))를 하우징하는 모듈(1240)을 도시한다.
각각의 모듈(1200, 1240)은 전면부측(1206, 1246) 및 반대 후면부측(1208, 1248)을 갖는 인쇄 회로 기판(PCB)(1204, 1244)을 포함한다. PCB(1204, 1244)는 하나 이상의 유전체층, 및 2개 이상의 인쇄 전도성층으로부터 형성된다. 전도성 비아(도 12a, 12b에서는 보이지 않음)는 다수의 전도성층 간의 전기적 연결부를 제공할 수 있다. 전면부측(1206, 1246)에서, 제 1 인쇄 전도성층으로부터 형성된 복수의 인쇄 전도성 트레이스는 PCB(1204, 1244)의 전면부측(1206, 1246)에 결합된 다수의 구성요소 간의 전기적 연결부를 제공한다. 마찬가지로, 후면부측(1208, 1248)에서, 제 2 인쇄 전도성층으로부터 형성된 복수의 인쇄 전도성 트레이스는 PCB(1204, 1244)의 후면부측(1208, 1248)에 결합된 다수의 구성요소 간의 전기적 연결부를 제공한다.
실시예에 따르면, 각각의 PCB(1204, 1244)는 RF 입력 커넥터(1238, 1278)(예컨대, 후면부측(1208, 1248)에 결합됨에 따라 도 12a, 12b의 도면에서는 보이지 않지만, 도 7의 커넥터(738)에 대응함) 및 밸룬(1274, 1284)(예컨대, 후면부측(1208, 1248)에 결합됨에 따라 도 12a, 12b의 도면에서는 보이지 않지만, 도 7의 밸룬(774)에 대응함)을 하우징한다. 입력 커넥터(1238, 1278)는 동축 케이블 또는 다른 유형의 도체와 같은 연결부(예컨대, 도 7의 연결부(728-3))를 갖는 RF 서브시스템(예컨대, 도 3, 7의 서브시스템(310, 710))에 전기적으로 연결되도록 구성된다. 이러한 실시예에서, RF 입력 커넥터(1238, 1278)로부터 밸룬(1274, 1284)에 의해 수신된 불균형 RF 신호는 균형 신호로 변환되고, 상기 균형 신호는 한 쌍의 균형 도체(예컨대, 도 7의 연결부(728-4))를 통해 제 1 및 제 2 입력(1201-1, 1201-2 또는 1241-1, 1242-2)을 포함하는 이중 종단형 입력에 제공된다. 입력 커넥터(1238, 1278)와 밸룬(1274, 1284) 사이의 연결부, 및 밸룬(1274, 1284)와 입력(1201-1, 1201-2, 1241-1, 1241-2) 사이의 연결부는 각각 PCB(1204, 1244) 상에 또한 그 안에 형성된 전도성 트레이스 및 비아를 사용하여 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기한 바와 같이, 다른 실시예는 입력(1201-1, 1201-2, 1241-1, 1241-2)에 직접 결합될 수 있는 연결부(예컨대, 도 7의 도체(728-1') 상에서 균형 신호를 생성하는 균형 증폭기(예컨대, 도 7의 균형 증폭기(724')를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 밸룬(1274, 1284)은 모듈(1200, 1240)로부터 제외될 수 있다.
또한, 각각의 PCB(1204, 1244)는 이중 종단형 가변 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 7-10의 네트워크(772, 800, 900, 1000))와 관련된 회로를 하우징한다. 가변 인덕턴스 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 8, 9의 네트워크(800, 900))를 하우징하는 모듈(1200)에 대응하는 도 12a를 먼저 참조하면, PCB(1204)에 의해 하우징된 회로는 이중 종단형 입력(1201-1, 1201-2)(예컨대, 도 9의 입력(901-1, 901-2)), 이중 종단형 출력(1202-1, 1202-2)(예컨대, 도 9의 출력(902-1, 902-2)), 이중 종단형 입력의 제 1 입력(1201-1)과 이중 종단형 출력의 제 1 출력(1202-1) 사이에 직렬로 결합된 제 1 복수의 인덕터(1211, 1212, 1213, 1214, 1215)(예컨대, 도 9의 인덕터(911-915)), 이중 종단형 입력의 제 2 입력(1201-2)과 이중 종단형 출력의 제 2 출력(1202-2) 사이에 직렬로 결합된 제 2 복수의 인덕터(1216, 1217, 1218, 1219, 1220)(예컨대, 도 9의 인덕터(916-920)), 제 1 및 제 2 입력(1201-1, 1201-2) 사이에 직렬로 결합된 제 3 복수의 인덕터(예컨대, 도 12의 도면에서는 보이지 않지만, 도 9의 인덕터(921-923)에 대응함), 및 노드(1225 및 1226)(예컨대, 노드(925, 926)) 사이에 결합된 하나 이상의 추가적인 인덕터(1224)(예컨대, 도 9의 인덕터(924))를 포함한다.
복수의 스위치 또는 릴레이(예컨대, 도 12의 도면에서는 보이지 않지만, 도 9의 스위치(931-934, 936-939, 941, 943)에 대응함)는 또한 PCB(1204)에 결합된다. 예컨대, 복수의 스위치 또는 릴레이는 PCB(1204)의 전면부측(1206) 또는 후면부측(1208)에 결합될 수 있다. 각각의 스위치 또는 릴레이는 실시예에서 인덕터(1211-1214, 1216-1219) 중 하나, 또는 입력(1202-1 또는 1202-2) 간의 인덕터(예컨대, 도 9의 인덕터(921, 923)) 중 하나를 가로질러 병렬로 전기적으로 연결된다. 제어 커넥터(1230)는 PCB(1204)에 결합되고, 제어 커넥터(1230)의 도체는 제어 신호(예컨대, 도 9의 제어 신호(951-954, 956-959, 961, 963))를 스위치에 제공하고 그에 따라 전술한 바와 같이 인덕터를 회로의 내부 또는 외부로 스위칭하기 위해 전도성 트레이스(1232)에 전기적으로 결합된다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 고정값 인덕터(1215, 1220)(예컨대, 도 9의 인덕터(915, 920))는 비교적 큰 코일로 형성될 수 있지만, 다른 구조물을 사용하여 구현될 수도 있다. 또한, 도 12a의 실시예에서 도시된 바와 같이, 출력(1202-1, 1202-2)에 대응하는 전도성 특징부는 비교적 클 수 있으며, 시스템의 전극(예컨대, 도 7의 전극(740, 750))으로의 직접적인 부착을 위해 연장될 수 있다.
이제, 가변 캐패시턴스 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 10의 네트워크(1000))를 하우징하는 모듈(1240)에 대응하는 도 12b를 참조하면, PCB(1244)에 의해 하우징된 회로는 이중 종단형 입력(1241-1, 1241-2)(예컨대, 도 10의 입력(1001-1, 1001-2)), 이중 종단형 출력(1222-1, 1242-2)(예컨대, 도 10의 출력(1002-1, 1002-2)), 이중 종단형 입력의 제 1 입력(1241-1)과 제 1 중간 노드(1265)(예컨대, 도 10의 노드(1025)) 사이에 결합된 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 10의 네트워크(1011))를 포함하는 제 1 복수의 캐패시터(1251, 1252)(예컨대, 도 10의 캐패시터(1012, 1013)), 이중 종단형 입력의 제 2 입력(1241-2)과 제 2 중간 노드(1266)(예컨대, 도 10의 노드(1026)) 사이에 결합된 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 10의 네트워크(1016))를 포함하는 제 2 복수의 캐패시터(1256, 1257)(예컨대, 도 10의 캐패시터(1017, 1018)), 노드(1265, 1266)(예컨대, 노드(1025, 1026)) 간에 결합된 제 3 복수의 캐패시터(1258, 1259)(예컨대, 도 10의 캐패시터(1023, 1024)), 및 노드(1265 및 1266)와 출력(1242-1, 1242-2) 사이에 결합된 하나 이상의 추가적인 인덕터(1255, 1260)(예컨대, 도 10의 인덕터(1015, 1020))를 포함한다.
제 1, 제 2 및 제 3 복수의 캐패시터 각각은 고정 캐패시터(1251, 1256, 1258)(예컨대, 도 10의 캐패시터(1012, 1017, 1023)), 및 가변 캐패시터(예컨대, 가변 캐패시터(1013, 1018, 1024))를 구성하는 하나 이상의 캐패시터(1252, 1257, 1259)의 세트를 포함한다. 가변 캐패시터(1252, 1257, 1259)의 각각의 세트는 도 5의 네트워크(500)와 같은 용량성 네트워크를 사용하여 구현될 수 있다. 복수의 스위치 또는 릴레이(예컨대, 도 12b의 도면에서는 보이지 않지만, 예를 들어 도 5의 스위치(551-554)에 대응함))는 또한 PCB(1244)에 결합된다. 예컨대, 복수의 스위치 또는 릴레이는 PCB(1244)의 전방측(1246) 또는 후방측(1248)에 결합될 수 있다. 각각의 스위치 또는 릴레이는 가변 캐패시터(1252)와 연관된 캐패시터들 중 상이한 것의 단자와 직렬로 연결된다. 제어 커넥터(1290)는 PCB(1244)에 결합되고, 제어 커넥터의 도체(도 12b에 도시되지 않음)는 제어 신호(예컨대, 도 5의 제어 신호(561-564))를 스위치에 제공하고 그에 따라 전술한 바와 같이 회로의 내부로 또는 외부로 캐패시터를 스위칭하기 위해 PCB(1244) 내의 전도성 트레이스에 전기적으로 결합된다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 고정값 인덕터(1255, 1260)(예컨대, 도 10의 인덕터(1015, 1020))는 중간 노드(1265 및 1266)와 출력(1242-1, 1242-2) 사이에 전기적으로 결합된다. 인덕터(1255, 1260)는 비교적 큰 코일로 형성될 수 있지만, 다른 구조물을 사용해서도 구현될 수 있다. 또한, 도 12b의 실시예에 도시된 바와 같이, 출력(1242-1, 1242-2)에 대응하는 전도성 특징부는 비교적 클 수 있으며, 시스템의 전극(예컨대, 도 7의 전극(740, 750))으로의 직접적인 부착을 위해 연장될 수 있다. 실시예에 따르면, 도 12b에 도시된 바와 같이, 인덕터(1255, 1260)는 그것들의 주요 축들이 서로 직교하도록 배열된다(즉, 인덕터(1255, 1260)의 중심을 통해 연장되는 축들이 약 90도 각도로 됨). 이는 인덕터들(1255, 1260) 사이에서 상당히 감소된 전자기 결합을 야기할 수 있다. 다른 실시예에서, 인덕터(1255, 1260)은 그것들의 주요 축들이 평행하도록 배열될 수 있거나, 다른 각도 오프셋으로 배열될 수 있다.
다수의 실시예에서, RF 서브시스템(예컨대, 도 3, 7의 RF 서브시스템(310, 710))과 관련된 회로는 또한 하나 이상의 모듈의 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 13은 예시적 실시예에 따른 RF 서브시스템(예컨대, 도 3, 7의 RF 서브시스템(310, 710))을 포함하는 RF 모듈(1300)의 사시도이다. RF 모듈(1300)은 접지 기판(1304)에 결합된 PCB(1302)를 포함한다. 접지 기판(1304)은 PCB(1302)에 대한 구조적 지지를 제공하고, PCB(1302)에 결합된 다수의 전기 구성요소에 대한 전기 접지 기준 및 히트 싱크 기능을 또한 제공한다.
실시예에 따르면, PCB(1302)는 RF 서브시스템(예컨대, 도 3, 7의 서브시스템(310 또는 710))과 관련된 회로를 하우징한다. 따라서, PCB(1302)에 의해 하우징된 회로는 시스템 제어기 회로(1312)(예컨대, 도 3, 7의 시스템 제어기(312, 712)에 대응함)), RF 신호 생성기(322, 722) 및 전력 증폭기(324, 325, 724)를 포함하는 RF 신호원 회로(1320)(예컨대, 도 3, 7의 RF 신호원(320, 720)에 대응함), 전력 검출 회로(1330)(예컨대, 도 3, 7의 전력 검출 회로(330, 730)에 대응함)), 및 임피던스 매칭 회로(1334)(예컨대, 도 3, 7의 제 1 매칭 회로(334, 734)에 대응함)를 포함한다.
도 13의 실시예에서, 시스템 제어기 회로(1312)는 프로세서 IC 및 메모리 IC를 포함하고, RF 신호원 회로(1320)는 신호 생성기 IC 및 하나 이상의 전력 증폭기 디바이스를 포함하고, 전력 검출 회로(1330)는 전력 결합기 디바이스를 포함하고, 임피던스 매칭 회로(1334)는 임피던스 매칭 네트워크를 형성하기 위해 함께 연결된 복수의 수동형 구성요소(예컨대, 인덕터(1335, 1336) 및 캐패시터(1337))를 포함한다. 회로(1312, 1320, 1330, 1334) 및 다수의 서브-구성요소는, 도 3, 7과 관련해서 논의된 다수의 도체 및 연결부를 참조하여 전술한 바와 같이, PCB(1302) 상의 전도성 트레이스를 통해 함께 전기적으로 결합될 수 있다.
또한, RF 모듈(1300)은 실시예에서 복수의 커넥터(1316, 1326, 1338, 1380)를 포함한다. 예컨대, 커넥터(1380)는 사용자 인터페이스(예컨대, 도 3, 7의 사용자 인터페이스(380, 780)) 및 다른 기능을 포함하는 호스트 시스템과 연결되도록 구성될 수 있다. 커넥터(1316)는 전술한 바와 같이 가변 매칭 회로(예컨대, 도 3, 7의 회로(372, 772))와 연결되어 제어 신호를 회로에 제공하도록 구성될 수 있다. 커넥터(1326)는 시스템 전력을 수신하기 위해 전원 공급 장치에 연결되도록 구성될 수 있다. 마지막으로, 커넥터(1338)(예컨대, 도 3, 7의 커넥터(336, 736))는 동축 케이블 또는 다른 송신 라인에 연결되도록 구성될 수 있어, RF 모듈(1300)이 가변 매칭 서브시스템(예컨대, 도 3, 7의 서브시스템(370, 770))에(예컨대, 도 3, 7의 도체(328-2, 728-3)의 동축 케이블 구현을 통해) 전기적으로 연결될 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 가변 매칭 서브시스템의 구성요소(예컨대, 도 3, 7의 가변 매칭 네트워크(370), 밸룬(774) 및/또는 가변 매칭 회로(772))는 또한 PCB(1302) 상에 집적될 수 있으며, 어떤 경우에는 커넥터(1338)가 모듈(1300)로부터 제외될 수 있다. 또한, RF 모듈(1300)의 레이아웃, 서브시스템, 및 구성요소에서의 다른 변형이 이루어질 수 있다.
RF 모듈(예컨대, 도 13의 모듈(1300)) 및 가변 임피던스 매칭 네트워크 모듈(예컨대, 도 12a, 12b의 모듈(1200, 1240))의 실시예는, 제상 장치 또는 시스템(예컨대, 도 1-3, 7, 11의 장치(100, 200, 300, 700, 1100))을 형성하기 위해, 함께 전기적으로 연결되고, 또한 다른 구성요소와 연결될 수 있다. 예컨대, RF 신호 연결부는 RF 커넥터(1338)(도 13)와 RF 커넥터(1238)(도 12a) 또는 RF 커넥터(1278)(도 12b)와의 사이에서 동축 케이블과 같은 연결부(예컨대, 도 7의 도체(728-3))를 통해 이루어질 수 있고, 제어 연결부는 커넥터(1316)(도 13)와 커넥터(1230)(도 12a) 또는 커넥터(1290)(도 12b)와의 사이에서 다중 도체 케이블과 같은 연결부(예컨대, 도 7의 도체(716))를 통해 이루어질 수 있다. 시스템을 더 조립하기 위해, 호스트 시스템 또는 사용자 인터페이스는 커넥터(1380)를 통해 RF 모듈(1300)에 연결될 수 있고, 전원 공급 장치는 커넥터(1326)를 통해 RF 모듈(1300)에 연결될 수 있으며, 전극(예컨대, 도 7의 전극(740, 750))은 출력(1202-1, 1202-2(도 12a) 또는 1242-1, 1242-2(도 12b))에 연결될 수 있다. 물론, 상기한 어셈블리는 또한 다양한 지지 구조물 및 기타 시스템 구성요소에 물리적으로 연결될 것이므로, 제상 캐비티(예컨대, 도 1, 3, 7의 캐비티(110, 360, 760))를 가로질러 서로 고정된 관계로 전극이 유지될 수 있으며, 제상 장치는 보다 큰 시스템(예컨대, 도 1, 2의 시스템(100, 200)) 내에 통합될 수 있다.
제상 시스템의 전기적 및 물리적 측면의 실시예가 설명되었으므로, 이러한 제상 시스템을 동작시키는 방법의 다수의 실시예를 도 14a, 14b, 14c, 14d 및 15와 관련하여 이제 설명할 것이다. 보다 구체적으로, 도 14a는 예시적 실시예에 따른 동적 부하 매칭을 이용한 제상 시스템(예컨대, 도 1-3, 7, 11의 시스템(100, 210, 220, 300, 700, 1100))을 동작시키는 방법의 흐름도이고, 도 14b는 실시예에 따라 도 14a의 흐름도의 단계들 중 하나, 보다 구체적으로 부하 질량에 기초하여 원하는 RF 신호 파라미터를 결정하는 단계를 수행하는 방법의 흐름도이다. 도 14c는 실시예에 따라 부하 질량에 기초하여 원하는 RF 신호 파라미터를 결정하는 도 14b의 대안적 방법의 흐름도이다. 도 14d는 실시예에 따라 질량 추정치를 주기적으로(예컨대, 제상 시스템에 대해 새로운 매칭이 결정될 때마다) 개량하고 개량된 질량 추정치에 기초하여 새로운 원하는 RF 신호 파라미터를 결정하는 방법의 흐름도이다.
먼저 도 14a를 참조하면, 상기 방법은, 블록 1402에서, 제상 동작이 시작되어야 한다는 표시를 시스템 제어기(예컨대, 도 3, 7, 11의 시스템 제어기(312, 712, 1130))가 수신할 때에 시작될 수 있다. 이러한 표시는, 예를 들어 사용자가 시스템의 제상 캐비티(예컨대, 도 3, 7, 11의 캐비티(360, 760, 1174))에 부하(예컨대, 도 3, 7, 11의 부하(364, 764, 1164))를 배치하고, 캐비티를 (예컨대, 도어 또는 서랍을 닫음으로써) 밀봉하고, (예컨대, 도 3, 7의 사용자 인터페이스(380, 780)의) 시작 버튼을 누른 후에 수신될 수 있다. 실시예에서, 캐비티의 밀봉은 하나 이상의 안전 인터로크 메카니즘을 개입(engage)시킬 수 있으며, 이는 개입될 때 캐비티에 공급된 RF 전력이 캐비티의 외부 환경으로 실질적으로 누출되지 않을 것임을 나타낸다. 나중에 설명되는 바와 같이, 안전 인터로크 메카니즘의 해제는 시스템 제어기가 즉시 제상 동작을 일시 중지 또는 종료하게 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 시스템 제어기는 선택적으로 부하 유형(예컨대, 육류, 액체, 또는 기타 재료), 초기 부하 온도, 및/또는 부하 질량을 표시하는 추가적인 입력을 수신할 수 있다. 예컨대, 부하 유형에 관한 정보는 사용자 인터페이스와의 상호 작용을 통해(예컨대, 인지된 부하 유형들의 목록에서 사용자가 선택함으로써) 사용자로부터 수신될 수 있다. 이와 달리, 시스템은 부하의 외부에서 보이는 바코드를 스캔하거나, 부하 상의 RFID 디바이스 또는 부하 내에 내장된 RFID 디바이스로부터 전자 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 초기 부하 온도에 관한 정보는 예를 들어 시스템의 하나 이상의 온도 센서 및/또는 IR 센서(예컨대, 도 3, 7, 11의 센서(390, 792, 790, 1192))로부터 수신될 수 있다. 초기 부하 온도에 관한 정보는 사용자 인터페이스와의 상호 작용을 통해 사용자로부터, 또는 시스템의 하나 이상의 온도 센서 및/또는 IR 센서(예컨대, 도 3, 7, 11의 센서(390, 790, 1192))로부터 수신될 수 있다. 상기한 바와 같이, 부하 유형, 초기 부하 온도, 및/또는 부하 질량을 표시하는 입력의 수신은 선택적이며, 시스템은 이와 달리 이들 입력 중 일부 또는 전부를 수신하지 못할 수 있다. 사용자에 의해 부하 질량이 입력되는 실시예의 경우, 이하에서 블록 1416과 관련하여 설명되는 자동 질량 결정 방법은 생략될 수 있고, RF 신호원에 의해 공급되는 RF 신호에 대한 원하는 신호 파라미터를 결정하기 위해 사용자 입력 질량이 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
이들 사용자 입력에는 상한 및 하한 임계값이 있을 수 있다. 예를 들어, 사용자가 실수로 너무 높은(예컨대, 사전 정의된 임계값을 초과하는) 질량을 입력하면, 사용자 인터페이스(예컨대, 제어 패널(120, 214, 224, 도 1, 2의 사용자 인터페이스))는 입력이 유효하지 않다는 표시를 제공할 수 있다. 대안적으로, 시스템은 자동으로 RF 전력을 상한 및 하한 임계값 범위 내의 레벨로 감소시킬 수 있고/있거나 제상 동작의 실행 시간을 감소시킬 수 있다.
블록 1404에서, 시스템 제어기는 가변 매칭 네트워크(예컨대, 도 3, 4a, 4b, 7-11의 네트워크(370, 400, 440, 772, 800, 900, 1000, 1160))에 제어 신호를 제공하여, 가변 매칭 네트워크에 대한 초기 구성 또는 상태를 설정한다. 도 4a, 4b, 5a, 5b, 및 8-10과 관련하여 상세하게 설명된 바와 같이, 제어 신호는 가변 매칭 네트워크 내에서의 다수의 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스(예컨대, 도 4a, 8의 인덕턴스(410, 411, 414, 811, 816, 821), 및 도 4b, 10의 캐패시턴스(444, 448, 1013, 1018, 1024))의 값에 영향을 미친다. 예컨대, 시스템 제어기로부터의 제어 신호(예컨대, 도 5a, 5b, 9의 제어 신호(521-524, 561-564, 951-954, 956-959, 961, 963))에 대응하는 것인 바이패스 스위치(예컨대, 도 5a, 5b, 9의 스위치(511-514, 551-554, 931-934, 936-939, 941, 943))의 상태에 제어 신호가 영향을 미칠 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 가변 매칭 네트워크의 제 1 부분은 RF 신호원(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(320, 720, 1120)) 또는 최종 스테이지 전력 증폭기(예컨대, 도 3, 7의 전력 증폭기(325, 724))에 대한 매칭을 제공하도록 구성될 수 있고, 가변 매칭 네트워크의 제 2 부분은 캐비티(예컨대, 도 3, 7, 11의 캐비티(360, 760, 1174)) 및 부하(예컨대, 도 3, 7, 11의 부하(364, 764, 1164))에 대한 매칭을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a를 참조하면, 제 1 션트 가변 인덕턴스 네트워크(410)는 RF 신호원 매칭을 제공하도록 구성될 수 있고, 제 2 션트 가변 인덕턴스 네트워크(416)는 캐비티 플러스 부하 매칭을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 4b를 참조하면, 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(442)는, 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(446)와 함께, RF 신호원과 캐비티 플러스 부하 사이의 최적의 매칭을 제공하도록 구성될 수 있다.
냉동 부하에 대한 최상의 초기 전체 매칭(즉, 최대량의 RF 전력이 부하에 의해 흡수되는 매칭)은 전형적으로, 매칭 네트워크의 캐비티 매칭 부분에 대해 비교적 높은 인덕턴스를 가지고, 매칭 네트워크의 RF 신호원 매칭 부분에 대해 비교적 낮은 인덕턴스를 갖는 것으로 관찰되었다. 예를 들어, 도 15는 2개의 상이한 부하에 대한 제상 동작을 통한 최적의 캐비티 매칭 설정 대 RF 신호원 매칭 설정을 나타내는 차트이고, 여기서 트레이스 1510은 제 1 부하(예컨대, 제 1 유형, 질량 등을 가짐)에 대응하고, 트레이스 1520은 제 2 부하(예컨대, 제 2 유형, 질량 등을 가짐)에 대응한다. 도 15에서, 제상 동작의 시작 시(예컨대, 부하가 동결될 때) 2개의 부하에 대한 최적의 초기 매칭 설정은 각각 포인트(1512 및 1522)로 표시된다. 알 수 있는 바와 같이, 두 포인트(1512 및 1522)는 비교적 낮은 RF 소스 매칭 설정에 비해 비교적 높은 캐비티 매칭 설정을 나타낸다. 도 4a의 실시예를 참조하면, 이것은 가변 인덕턴스 네트워크(416)에 대한 비교적 높은 인덕턴스 및 가변 인덕턴스 네트워크(410)에 대한 비교적 낮은 인덕턴스로 해석된다. 도 8의 실시예를 참조하면, 이것은 가변 인덕턴스 네트워크(811 및 816)에 대한 비교적 높은 인덕턴스 및 가변 인덕턴스 네트워크(821)에 대한 비교적 낮은 인덕턴스로 해석된다.
실시예에 따르면, 블록 1404에서 가변 매칭 네트워크에 대한 초기 구성 또는 상태를 설정하기 위해, 시스템 제어기는, RF 신호원 매칭을 위한 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 네트워크(410))로 하여금 비교적 낮은 인덕턴스를 갖게 하고 캐비티 매칭을 위한 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 네트워크(411))로 하여금 비교적 높은 인덕턴스를 갖게 하도록 제어 신호를 제 1 및 제 2 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 4a의 네트워크(410, 411))로 송신한다. 시스템 제어기는 선험적으로 시스템 제어기에 알려진 부하 유형/질량/온도 정보에 기초하여 인덕턴스가 얼마나 낮은지 또는 얼마나 높은지를 판정할 수 있다. 시스템 제어기가 선험적 부하 유형/질량/온도 정보를 사용할 수 없는 경우, 시스템 제어기는 RF 신호원 매칭에 대한 비교적 낮은 디폴트 인덕턴스 및 캐비티 매칭에 대한 비교적 높은 디폴트 인덕턴스를 선택할 수 있다.
그러나, 시스템 제어기가 부하 특성에 관한 선험적 정보를 가지고 있다고 가정하면, 시스템 제어기는 최적의 초기 매칭 포인트 근처에서 초기 구성을 설정하려고 시도할 수 있다. 예를 들어, 다시 도 15를 참조하면, 제 1 유형의 부하에 대한 최적의 초기 매칭 포인트(1512)는, 네트워크 최대값의 약 80%의 캐비티 매칭(예컨대, 도 4a의 네트워크(411) 또는 도 8의 네트워크(811/816)에 의해 구현됨)을 가지며 네트워크 최대값의 약 10%의 RF 신호원 매칭(예컨대, 도 4a, 8의 네트워크(410 또는 821)에 의해 구현됨)을 갖는다. 가변 인덕턴스 네트워크 각각이 예를 들어 도 5의 네트워크(500)와 유사한 구조를 갖는다고 가정하고, 상기 표 1의 상태들이 제 1 유형의 부하에 대해 적용된다고 가정하면, 시스템 제어기는, 캐비티 매칭 네트워크(예컨대, 네트워크(411 또는 811/816))가 상태 12(즉, 네트워크(411 또는 811/816)의 최대 가능한 인덕턴스의 약 80%)를 가지며 RF 신호원 매칭 네트워크(예컨대, 네트워크(410 또는 821))가 상태 2(즉, 네트워크(410)의 최대 가능한 인덕턴스의 약 10%)를 가지도록 가변 인덕턴스 네트워크를 초기화할 수 있다. 반대로, 제 2 유형의 부하에 대한 최적의 초기 매칭 포인트(1522)는, 네트워크 최대 값의 약 40%의 캐비티 매칭(예컨대, 네트워크(411 또는 811/816)에 의해 구현됨)을 가지며 네트워크 최대값의 약 10%의 RF 신호원 매칭(예컨대, 네트워크(410 또는 821)에 의해 구현됨)을 갖는다. 따라서, 제 2 유형의 부하에 대해, 시스템 제어기는, 캐비티 매칭 네트워크(예컨대, 네트워크(411 또는 811/816))가 상태 6(즉, 네트워크(411 또는 811/816)의 최대 가능한 인덕턴스의 약 40%)을 가지며 RF 신호원 매칭 네트워크(예컨대, 네트워크(410 또는 821))가 상태 2(즉, 네트워크(410 또는 821)의 최대 가능한 인덕턴스의 약 10%)를 가지도록 가변 인덕턴스 네트워크를 초기화할 수 있다. 일반적으로, 제상 동작 동안, RF 신호원 매칭 네트워크 및 캐비티 매칭 네트워크의 임피던스 값에 대한 조정은 역으로 이루어진다. 즉, RF 신호원 매칭 네트워크의 임피던스 값이 감소하면, 캐비티 매칭 네트워크의 임피던스 값이 증가하고, 그 반대도 마찬가지이다. 본 명세서에서 상세히 설명되지는 않지만, 가변 캐패시턴스 네트워크 실시예(예컨대, 도 4b의 네트워크(440) 및 도 10의 네트워크(1000))에 의해 제공되는 매칭을 제어하기 위해 유사한 조정 프로세스가 수행될 수 있다.
다시 도 14a를 참조하면, 초기 가변 매칭 네트워크 구성이 설정되면, 시스템 제어기는, 블록 1410에서 적절한 경우, 매칭의 품질을 나타내는 실제 측정에 기초하여 허용 가능한 또는 최상의 매칭을 찾기 위해 가변 임피던스 매칭 네트워크의 구성을 조정하는 프로세스를 수행할 수 있다. 또한, 블록 1410에서, 시스템 제어기는 (예컨대, S11 파라미터 또는 VSWR의 변화율에 기초하거나 또는 가변 임피던스 매칭 네트워크의 재구성을 통해 2개의 연속 매칭을 결정하는 것 사이에 경과된 시간에 기초하여) 부하의 질량을 추정할 수 있거나 부하의 이전에 결정된 질량 추정치를 개량할 수 있다. S11 파라미터는 RF 신호원과 캐비티 사이에서 측정된 반사 전력과 전달 전력의 비이고, VSWR은 RF 신호의 최대 전압 크기와 RF 신호의 최소 전압 크기의 비이기 때문에, S11 파라미터 및 VSWR은 본 명세서에서 일반적으로 "RF 신호 비"로 지칭될 수 있다.
부하의 질량에 기초하여, 시스템 제어기는 또한 RF 신호원(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(320, 720, 1120))에 의해 제공될 RF 신호의 파라미터 세트에 대한 특정 값을 결정할 수 있다. 추정된 부하 질량에 기초하여 시스템 제어기에 의해 결정된 이러한 RF 신호 파라미터 세트는 이하에서 RF 신호에 대한 "원하는 신호 파라미터" 세트로 지칭되고, 원하는 신호 파라미터 세트로 생성된 RF 신호는 이하에서는 "질량 추정치 기반 RF 신호"로 지칭된다. 추정된 부하 질량이 개량됨에 따라 제상 동작 동안 원하는 신호 파라미터는 1회 이상 업데이트될 수 있다.
도 14b는 실시예에 따라 도 14a에 도시된 방법의 블록 1410에서 수행될 수 있는 작업(1410-1)을 도시한다. 블록 1411에서, 시스템 제어기는, RF 신호원으로 하여금 가변 임피던스 매칭 네트워크를 통해 비교적 저전력의 RF 신호를 전극(들)(예컨대, 도 3, 7, 11의 제 1 전극(340) 또는 양쪽의 전극(740, 750, 1170, 1172, 1173))에 공급하게 한다. 시스템 제어기는 전원 공급 및 바이어스 회로(예컨대, 도 3, 7의 회로(326, 726))로의 제어 신호를 통해 RF 신호 전력 레벨을 제어할 수 있고, 여기서 제어 신호는 전력 공급 및 바이어스 회로로 하여금 원하는 신호 전력 레벨과 일치하는 증폭기(예컨대, 도 3, 7의 증폭기 스테이지(324, 325, 724))에 공급 전압 및 바이어스 전압을 제공하게 한다. 예컨대, 비교적 낮은 전력의 RF 신호는 약 10W 내지 약 20W 범위의 전력 레벨을 갖는 신호일 수 있지만, 상이한 전력 레벨이 이와 달리 사용될 수 있다. (예컨대, 초기 매칭이 높은 반사 전력을 야기하는 경우) 캐비티 및/또는 부하의 손상 위험을 감소시키고, (예컨대, 스위치 접점을 가로지르는 아킹으로 인해) 가변 인덕턴스 또는 캐패시턴스 네트워크의 스위칭 구성요소를 손상시키는 위험을 감소시키기 위해, 블록 1411 동안 비교적 낮은 전력의 레벨 신호를 공급하는 것이 바람직하다.
블록 1412에서, "평가 시간"에, 전력 검출 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 전력 검출 회로(330, 730, 1180))는 그 후에 RF 신호원과 전극(들) 사이의 전송 경로(예컨대, 도 3, 7, 11의 경로(328, 728, 1148))를 따라 반사 전력 및 (일부 실시예에서는) 전달 전력을 측정하고, 그 측정치를 시스템 제어기에 제공한다. 그 후에 시스템 제어기는 반사 신호 전력과 전달 신호 전력 사이의 비율을 결정할 수 있고, 그 비율에 기초하여 시스템에 대한 S11 파라미터(예컨대, 반사 손실에 대응함) 및/또는 VSWR을 결정할 수 있다. 시스템 제어기는, 실시예에서, 추후의 평가 또는 비교를 위해, 수신된 전력 측정치(예컨대, 수신된 반사 전력 측정치, 수신된 전달 전력 측정치, 또는 양쪽), 및/또는 계산된 비율, 및/또는 S11 파라미터, 및/또는 VSWR을 저장할 수 있다.
블록 1413에서, 시스템 제어기는 반사 전력 측정치, 및/또는 반사 신호 대 전달 신호 전력비, 및/또는 S11 파라미터, 및/또는 VSWR에 기초하여, 평가 시간에 가변 임피던스 매칭 네트워크에 의해 제공되는 매칭이 허용 가능한지 여부를 판정할 수 있다(예컨대, 반사 전력이 임계값 미만이거나, 반사 신호 대 전달 신호 전력비가 10% 이하(또는 일부 다른 임계값 미만)이거나, 측정치 또는 값이 적합한지 다른 기준과 비교됨). 이와 달리, 시스템 제어기는 매칭이 "최상의" 매칭인지를 판정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 모든 가능한 임피던스 매칭 네트워크 구성(또는 적어도 임피던스 매칭 네트워크 구성의 정의된 서브세트)에 대한 반사 RF 전력(또한 일부 실시예에서는 전달의 반사 RF 전력)을 반복적으로 측정하고, 어떤 구성이 최저 반사 RF 전력 및/또는 최저 반사-전달 전력비를 발생시키는지를 판정함으로써, "최상의" 매칭이 결정될 수 있다. 일부 실시예에서는, 이진 검색 알고리즘 또는 영역 검색 알고리즘이 대신 사용되어 최저 반사 RF 전력 및/또는 최저 반사-전달 전력비를 초래하는 "최상의 매칭" 구성을 식별할 수 있는데, 이는 최상의 매칭 구성을 발견하는 데 필요한 시간의 양을 감소시킬 수 있다.
매칭이 허용 가능하지 않거나 최상의 매칭이 아니라고 시스템 제어기가 판정하면, 시스템 제어기는 블록 1414에서 가변 임피던스 매칭 네트워크를 재구성함으로써 매칭을 조정할 수 있다. 예컨대, 이 구성은 제어 신호를 가변 임피던스 매칭 네트워크에 전송함으로써 달성될 수 있어, (예컨대, 가변 인덕턴스 네트워크(410, 411, 415, 811, 816, 821)(도 4a, 8) 또는 가변 캐패시턴스 네트워크(422, 444, 446, 448, 1011, 1013, 1016, 1018, 1021, 1024(도 4b, 10)로 하여금 상이한 인덕턴스 또는 캐패시턴스 상태를 갖게 함으로써, 또는 인덕터(501-504, 911-914, 916-919, 921, 923(도 5a, 9) 또는 캐패시터(541-544)(도 5b)를 회로의 내부 또는 외부로 스위칭함으로써) 네트워크가 그 네트워크 내의 가변 인덕턴스 및/또는 가변 캐패시턴스를 증가 및/또는 감소시키게 한다. 가변 임피던스 매칭 네트워크 내에서 가변 인덕턴스 네트워크의 당시의 인덕턴스 값 또는 상태(예컨대, 도 4a, 8의 인덕터(410, 411, 415, 811, 816, 821)의 인덕턴스 값) 또는 가변 캐패시턴스 네트워크의 캐패시턴스 값 또는 상태(예컨대, 캐패시터(도 4b, 10의 442, 444, 446, 448, 1011, 1013, 1016, 1018, 1021, 1024)의 캐패시턴스 값)는 시스템 제어기의 메모리에 저장될 수 있다. 가변 인덕터 및 가변 캐패시터 각각에 대해, 특정 평가 시간과 연관된 인덕턴스 값 및 캐패시턴스 값은 본 명세서에서 "현재 가변 구성요소 값"으로 지칭될 수 있고, 특정 평가 시간에 가변 인덕턴스 또는 캐패시턴스 네트워크의 하나 이상의 가변 구성요소에 대한 현재 가변 구성요소 값의 세트는 본 명세서에서 "현재 가변 구성요소 값 세트"로 지칭될 수 있다. 가변 임피던스 네트워크를 재구성(또는 조정)한 후, 블록 1413에서 허용 가능한 또는 최상의 매칭이 결정될 때까지 블록들(1411, 1412 및 1413)은 반복적으로 수행될 수 있다.
가변 임피던스 네트워크가 (예컨대, 대응하는 임계 값 미만인, 반사 전력, 반사 신호 대 전달 신호 전력비 및/또는 S11 파라미터, 및/또는 VSWR에 의해 표시되는 바와 같이) 허용 가능한 또는 최상의 매칭이 달성되는 상태로 구성될 때, 현재 가변 구성요소 값 세트는 가변 임피던스 매칭 네트워크에서 하나 이상의 가변 구성요소의 당시의 값을 포함한다. 예를 들어 도 4a 또는 도 8의 가변 인덕턴스 매칭 네트워크(400 또는 800)에 대해, 현재 가변 구성요소 세트는 평가 시간에서의 가변 인덕턴스(410, 411, 811, 816 및 821)의 인덕턴스 값(본 명세서에서 "현재 가변 인덕턴스 값"으로 지칭됨)을 포함할 수 있고, 예를 들어 도 4b 또는 도 10의 가변 캐패시턴스 매칭 네트워크(440 또는 1000)에 대해, 현재 가변 구성요소 세트는 평가 시간에서의 가변 캐패시턴스(442 또는 444, 446 또는 448, 1011 또는 1013, 1016 또는 1018, 및 1021 또는 1024)의 캐패시턴스 값(본 명세서에서 "현재 가변 캐패시턴스 값"으로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 그런 다음, 현재 가변 구성요소 값 세트는 다음에 설명되는 바와 같이 하나 이상의 룩업 테이블(LUT)을 사용하여 부하의 질량을 추정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 질량의 추정은 제상 동작 동안 한 번만 수행될 수 있다. 대안적으로, 질량 추정 프로세스는 두 번 이상 수행될 수 있다.
블록 1413에서 허용 가능한 또는 최상의 매칭이 결정되면, 블록 1415에서, 시스템 제어기는 블록 1413에서 결정된 매칭이 현재의 제상 동작 동안 수행된 제 1 매칭에 대응하는 "초기 매칭"이었는지를 판정할 수 있다. 예를 들어, 제상 동작의 초기 매칭이 판정될 때 블록 1413에서 "초기 플래그"가 메모리에 어서트(assert)(또는 설정)될 수 있고, 시스템 제어기는 블록 1415에서 초기 플래그의 상태를 점검할 수 있다. 플래그가 어서트되면, 시스템 제어기는 블록 1416으로 진행하여 초기 플래그를 어서트-해제(또는 클리어)한다. 초기 플래그가 어서트되지 않으면, 시스템 제어기는 개량된 질량 추정치가 한 번만 결정되는 실시예에 대해 블록 1419로 진행하거나, 개량된 질량 추정치가 제상 동작 내내 주기적으로 결정되는 실시예에 대해 경로(1435)를 통해 블록 1430으로 직접 진행한다.
블록 1415에서 시스템 제어기가 방금 결정된 매칭이 초기 매칭이라고 판정하면, 블록 1416에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크의 가변 인덕턴스 네트워크 및/또는 가변 캐패시턴스 네트워크 내의 가변 구성요소의 일부 또는 전부의 현재 가변 구성요소 값은, 캐비티 내의 부하의 질량을 추정하기 위해, 시스템 제어기의 메모리 및/또는 시스템 제어기에 액세스 가능한 메모리에 저장될 수 있는 하나 이상의 LUT 내의 엔트리와 비교될 수 있다. 일부 실시예에서는, 그 대신, 초기 매칭의 S11 파라미터 값(본 명세서에서 때때로 "초기 S11 파라미터 값"으로 지칭 됨)이 부하의 질량을 추정하기 위한 기초로서 하나 이상의 LUT 내의 엔트리와 비교될 수 있다. 예를 들어, LUT는 복수의 엔트리를 포함할 수 있는데, 여기서 각 엔트리는 각각의 가변 구성요소에 대한 필드, 초기 매칭에 대한 S11 파라미터 값에 대한 필드, 연관된 부하 질량에 대한 필드, 및/또는 연관된 부하 온도에 대한 필드를 포함한다. (예컨대, 사용자 인터페이스 또는 캐비티 내의 온도 센서를 거쳐 수신된 입력을 통해) 부하의 초기 온도를 알면 시스템 제어기가 부하의 질량을 보다 정확하게 추정할 수 있지만, 부하의 초기 온도가 제공되거나 검출될 수 없는 경우, 시스템이 자동으로 부하를 디폴트 초기 온도(예컨대, -20℃ 또는 몇몇 다른 온도)인 것으로 가정할 수 있음에 유의해야 한다.
LUT의 구성(예컨대, 각각의 LUT 엔트리 내의 필드)은, 시스템에서 이용되는 가변 임피던스 매칭 네트워크의 구성 및 가변 임피던스 매칭 네트워크에 얼마나 많은 가변 구성요소가 포함되는지에 적어도 부분적으로 의존한다. 예를 들어, 도 16a는, 이하에서 각각 "L1", "L2" 및 "L3"으로 지칭되는 3개의 가변 인덕턴스(821, 811, 816)를 포함하는 도 8의 가변 인덕턴스 네트워크(800)와 연관된 LUT(1600)의 일부의 예시적인 예를 도시한다. 일부 실시예에서, 인덕턴스(811)는 인덕턴스(821)의 값에 관계없이 인덕턴스(816)와 동일한 값을 가질 수 있다. LUT(1600)는 복수의 열(1602, 1604, 1606, 1608, 1610, 1612, 1614, 1616, 1618) 및 복수의 행 또는 엔트리(1622, 1624, 1626, 1628, 1630, 1632)를 포함하는데, 도 16a에는 행/엔트리의 서브세트만 도시되어 있다. LUT(1600)에 저장된 인덕턴스 값(L1, L2 및 L3)은 "저장된 인덕턴스 값"으로 지칭될 수 있고, LUT(1600)의 주어진 행에 대해, 그 행의 인덕턴스 값(L1, L2 및 L3)은 저장된 인덕턴스 값의 "서브세트"로 지칭될 수 있다. 각 열과 행의 교차부는 본 명세서에서 LUT(1600)의 "셀"로 지칭된다.
본 예에서, 선택적인 열(1602)의 셀은 시스템의 캐비티의 콘텐츠의 다양한 특성(본 예에서 "비어 있음" 또는 "소고기 분쇄육")을 포함한다. 열(1604)의 셀은 제 1 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 8의 가변 인덕턴스(821))에 대한 저장된 인덕턴스 값(L1)을 포함한다. 열(1606)의 셀은 제 2 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 8의 가변 인덕턴스(811))에 대한 저장된 인덕턴스 값(L2)을 포함한다. 열(1608)의 셀은 제 3 가변 인덕턴스 네트워크(예컨대, 도 8의 가변 인덕턴스(816))에 대한 저장된 인덕턴스 값(L3)을 포함한다. 인덕턴스(811)의 값이 인덕턴스(816)의 값과 동일한 실시예에서, 열(1606)의 인덕턴스 값은 열(1608)의 인덕턴스 값과 동일할 것이므로, 열들(1606 및 1608)은 테이블을 단순화하기 위해 단일 열로 결합될 수 있다. 열(1604)에 도시된 인덕턴스 값(L1)은 50nH로 정규화되는 반면, 열들(1606 및 1608)에 각각 도시된 인덕턴스 값(L2 및 L3)은 100nH로 정규화됨에 유의해야 한다. 다른 실시예에서, 저장된 인덕턴스 값은 정규화되지 않을 수도 있고, 또는 저장된 인덕턴스 값은 다른 값으로 정규화될 수도 있다.
LUT(1600)의 열(1610)의 셀은, 초기 매칭의 결정시 시스템에 대한 입력 반사 손실을 나타내는 시스템에 대한 저장된 S11 파라미터 값(데시벨(dB)로 도시됨)을 포함하는데, 이는 부하의 질량에 의해 영향을 받는 RF 신호원과 캐비티 사이의 임피던스 매칭의 품질에 의해 영향을 받을 수 있다. 일부 실시예에서, 저장된 S11 파라미터는 시스템의 캐비티에서 부하의 질량을 추정할 때 L1, L2 및 L3의 값 대신 또는 L1, L2 및 L3의 값과 함께 사용될 수 있다.
열(1612)의 셀은 그램(g) 단위로 캐비티의 콘텐츠의 질량을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 저장된 S11 파라미터 값은 (동일한 초기 온도 및 부하 유형에 대해) 부하의 질량이 증가함에 따라 감소하는데, 이는 부하가 클수록 더 나은 임피던스 매칭이 달성될 수 있음을 나타낸다. 열(1614)의 셀은 섭씨(℃) 단위로 캐비티의 콘텐츠(예컨대, 부하)의 초기 온도를 포함할 수 있다.
열(1616)의 셀은 부하의 질량 및 RF 전력이 부하에 적용되는 시간의 양에 기초하여 부하에 인가되는 RF 전력의 상이한 레벨을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 부하의 질량이 증가함에 따라 부하에 적용되는 RF 전력의 양은 예시적 최대 임계값인 300W까지 증가한다. RF 전력의 최대 임계값은 제상 시스템의 동작 파라미터에 따라 달라질 수 있음을 이해해야 한다.
열(1618)의 셀은 부하의 질량 및 부하에 적용되는 RF 전력의 양에 기초하여 RF 전력이 부하에 적용될 수 있는 시간의 상이한 양을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 적용된 RF 전력이 행(1628, 1630 및 1632)에서 최대 임계값에 도달한 경우에도, 더 큰 질량을 갖는 부하는 RF 전력이 부하에 적용되는 시간의 양을 증가시킴으로써 제상될 수 있다.
행(1622)의 셀은 빈 캐비티에 대응한다. 행(1624)의 셀은 -20℃에서 200g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1626)의 셀은 -20℃에서 500g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1628)의 셀은 -20℃에서 1000g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1630)의 셀은 -20℃에서 1500g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1632)의 셀은 -20℃에서 2000g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다.
LUT(1600)는 예시적 실시예에 따라 시스템 제어기에 액세스 가능한 메모리에 저장된다. 시스템 제어기는, 부하의 질량을 추정하기 위해, 가변 임피던스 매칭 네트워크 내의 가변 인덕턴스 네트워크의 현재 인덕턴스 값(예컨대, 도 14b의 블록 1414에서 시스템 제어기의 메모리에 저장된 값에 대응하는 현재 인덕턴스 값)을, LUT의 열(1604, 1606 및 1608) 내의 대응하는 인덕턴스 값과 비교하거나 관련시킬 수 있다.
다른 예로서, 도 16b는, 이하에서 "C1", "C2" 및 "C3"으로 각각 지칭되는 3개의 가변 캐패시턴스(1011, 1016, 1023)를 포함하는 도 10의 가변 캐패시턴스 네트워크(1000)와 연관된 LUT(1700)의 부분의 예시적인 예를 도시한다. 일부 실시예에서, 캐패시턴스(1011)는 캐패시턴스(1023)의 값에 관계없이 캐패시턴스(1016)와 동일한 값을 가질 수 있다. LUT(1700)는 복수의 열(1702, 1704, 1706, 1708, 1710, 1712, 1714, 1716, 1718) 및/또는 복수의 행 또는 엔트리(1722, 1724, 1726, 1728, 1730, 1732)를 포함하는데, 도 16b에는 행/엔트리의 서브세트만 도시되어 있다. LUT(1700)에 저장된 캐패시턴스 값(C1, C2 및 C3)은 "저장된 캐패시턴스 값"으로 지칭될 수 있고, LUT(1700)의 주어진 행에 대해 그 행의 캐패시턴스 값(C1, C2 및 C3)은 저장된 캐패시턴스 값의 "서브세트"로 지칭될 수 있다. 각 열과 행의 교차부는 본 명세서에서 LUT(1700)의 "셀"로 지칭된다.
본 예에서, 선택적인 열(1702)의 셀은 시스템의 캐비티의 콘텐츠(본 예에서 "비어 있음" 또는 "소고기 분쇄육")의 다양한 특성을 포함한다. 열(1704)의 셀은 제 1 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 10의 가변 캐패시턴스(1011))에 대한 저장된 캐패시턴스 값(C1)을 포함한다. 열(1706)의 셀은 제 2 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 10의 가변 캐패시턴스(1016))에 대한 저장된 캐패시턴스 값(C2)을 포함한다. 캐패시턴스(1011)의 값이 캐패시턴스(1016)의 값과 동일한 실시예에서, 열(1704)의 캐패시턴스 값은 열(1706)의 캐패시턴스 값과 동일하므로, 열들(1704 및 1706)은 테이블을 단순화하기 위해 단일 열로 결합될 수 있다. 열(1708)의 셀은 제 3 가변 캐패시턴스 네트워크(예컨대, 도 10의 가변 캐패시턴스(1023))에 대한 저장된 캐패시턴스 값(C3)을 포함한다. 열들(1704 및 1706)에 각각 도시된 캐패시턴스 값(C1 및 C2)은 200nF로 정규화되는 반면, 열(1708)에 도시된 캐패시턴스 값(C3)은 500nF로 정규화됨에 유의해야 한다. 다른 실시예에서, 저장된 캐패시턴스 값은 정규화되지 않을 수도 있고, 또는 저장된 캐패시턴스 값은 다른 값으로 정규화될 수도 있다.
LUT(1700)의 열(1710)의 셀은, 초기 매칭의 결정시 시스템에 대한 입력 반사 손실을 나타내는 시스템에 대한 저장된 S11 파라미터 값(데시벨(dB)로 도시됨)을 포함하는데, 이는 부하의 질량에 의해 영향을 받는 RF 신호원과 캐비티 사이의 임피던스 매칭의 품질에 의해 영향을 받을 수 있다. 일부 실시예에서, 저장된 S11 파라미터는 시스템의 캐비티 내의 부하의 질량을 추정할 때 C1, C2 및 C3의 값 대신 또는 C1, C2 및 C3의 값과 함께 사용될 수 있다.
열(1712)의 셀은 그램(g) 단위로 캐비티의 콘텐츠의 질량을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 저장된 S11 파라미터 값은 (동일한 초기 온도 및 부하 유형에 대해) 부하의 질량이 증가함에 따라 감소하는데, 이는 부하가 클수록 더 나은 임피던스 매칭이 달성될 수 있음을 나타낸다. 열(1714)의 셀은 섭씨(℃) 단위로 캐비티의 콘텐츠(예컨대, 부하)의 초기 온도를 포함할 수 있다.
열(1716)의 셀은 부하의 질량 및 RF 전력이 부하에 적용되는 시간의 양에 기초하여 부하에 인가되는 RF 전력의 상이한 레벨을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 부하의 질량이 증가함에 따라 부하에 적용되는 RF 전력의 양은 예시적 최대 임계값인 300W까지 증가한다. RF 전력의 최대 임계값은 제상 시스템의 동작 파라미터에 따라 달라질 수 있음을 이해해야 한다.
열(1718)의 셀은 부하의 질량 및 부하에 적용되는 RF 전력의 양에 기초하여 RF 전력이 부하에 적용될 수 있는 시간의 상이한 양을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 적용된 RF 전력이 행(1728, 1730 및 1732)에서 최대 임계값에 도달한 경우에도, 더 큰 질량을 갖는 부하는 RF 전력이 부하에 적용되는 시간의 양을 증가시킴으로써 제상될 수 있다.
행(1722)의 셀은 빈 캐비티에 대응한다. 행(1724)의 셀은 -20℃에서 200g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1726)의 셀은 -20℃에서 500g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1728)의 셀은 -20℃에서 1000g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1730)의 셀은 -20℃에서 1500g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다. 행(1732)의 셀은 -20℃에서 2000g의 소고기 분쇄육을 포함하는 캐비티에 대응한다.
LUT(1700)는 예시적 실시예에 따라 시스템 제어기에 액세스 가능한 메모리에 저장된다. 시스템 제어기는, 부하의 질량을 추정하기 위해, 가변 임피던스 매칭 네트워크 내의 가변 캐패시턴스 네트워크의 현재 캐패시턴스 값(예컨대, 도 14b의 블록 1414에서 시스템 제어기의 메모리에 저장된 값에 대응하는 현재 캐패시턴스 값)을, LUT(1700)의 열(1704, 1706 및 1708) 내의 대응하는 캐패시턴스 값과 비교하거나 관련시킬 수 있다.
도 16a 및 도 16b와 관련하여 설명된 가변 인덕턴스 네트워크 및 가변 캐패시턴스 네트워크와 연관된 LUT들은 예시적인 것이며 제한적인 것이 아님을 이해해야 한다. 다른 가변 임피던스 네트워크(예컨대, 도 4a, 4b, 5a 및 5b의 네트워크(400, 440, 500, 540)와 같은 불균형(예컨대, 단일 종단형) 시스템을 위한 가변 임피던스 네트워크, 다르게 구성된 가변 인덕턴스 네트워크, 다르게 구성된 가변 캐패시턴스 네트워크, 및 가변 인덕터 및 가변 캐패시터를 모두 포함하는 네트워크를 포함함)가 시스템에서 대안적으로 사용될 수 있으며, 이들 네트워크의 가변 구성요소 값이 시스템 제어기의 메모리에 저장된 하나 이상의 다르게 구성된 LTU의 엔트리를 채울 수 있다. 또한, "가변 네트워크"는 가변 구성요소뿐만 아니라 고정 구성요소를 포함할 수 있고, 가변 또는 고정 저항을 포함할 수도 있음에 유의해야 한다. 또한, "가변 캐패시터" 또는 "가변 인덕터"는 입력 노드와 출력 노드 사이의 캐패시턴스 또는 인덕턴스가 가변될 수 있게 하는 스위칭 소자(예컨대, 도 5a, 5b 및 9에 반영된 트랜지스터 또는 기계적 릴레이)를 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 수동 구성요소의 일부 또는 전부를 가변 임피던스 네트워크(들)의 내부 또는 외부로 스위칭할 수 있는 추가의 스위칭 소자가 포함될 수 있다. 대안적으로, 이러한 가변 구성요소 자체는 (예컨대, 인덕터 코일 상의 상이한 위치로 태핑(tapping)하거나 캐패시터의 판을 더 가깝거나 더 멀게 이동시킴으로써) 가변 값을 제공하도록 물리적으로 수정 가능할 수 있다.
(예컨대, 블록 1413에서 결정된) 허용 가능한/최상의 매칭에 대응하는 현재 가변 구성요소 값 세트에 대한 지식이 주어지면, 시스템 제어기는, 현재 구성요소 값 세트 내의 하나 이상의 가변 구성요소 값의 각각을, 시스템 제어기의 메모리에 저장된 LUT(들)에 나열된 각각의 엔트리(예컨대, 행) 내의 대응하는 저장된 구성요소 값(들)과 비교하거나 관련시킬 수 있다. 예를 들어, 도 16a의 예시적 LUT(1600)를 다시 참조하면, 인덕터(L1)에 대한 현재 가변 구성요소 값과 각각의 저장된 L1 값 사이의 제 1 차이를 결정하기 위해, 인덕턴스 값(L1)(예컨대, 도 8의 인덕턴스(821))에 대한 현재 가변 구성요소 값은 열(1604)의 L1에 대한 대응하는 저장된 값과 비교될 수 있다. 유사하게, 인덕터(L2)에 대한 현재 가변 성분 값과 각각의 저장된 L2 값 사이의 제 2 차이를 결정하기 위해, 인덕터(L2)에 대한 현재 가변 성분 값을 열(1606)의 L2에 대한 대응하는 저장된 값과 비교할 수 있으며, 다른 것들도 마찬가지이다. 비교 프로세스의 맥락에서, 현재 가변 구성요소 값은 정규화될 수 있다(LUT(1600) 내의 대응하는 저장된 값도 정규화되는 것으로 가정함).
이러한 비교 프로세스에 기초하여, 제어기는 LUT의 어떤 엔트리가 현재 가변 구성요소 값과 가장 밀접하게 관련되는 저장된 가변 구성요소 값을 갖는 최상의 매칭(예컨대, 동일한 매칭 또는 가장 밀접한 매칭)에 대응하는지를 판정할 수 있다. "최상의 매칭"에 대응하는 행 또는 엔트리는 본 명세서에서 "관련된 엔트리"로 지칭된다. 최상의 매칭을 결정하는 예시적인 구현은, 가변 임피던스 매칭 네트워크의 임피던스 값을 반복적으로 조정하는 것과, 각 반복에서 낮은 RF 전력이 적용될 때 S11 파라미터 값을 측정하여 달성 가능한 최저 S11 파라미터 값을 식별하는 것을 수반한다. 그런 다음, 달성 가능한 최저 S11 파라미터 값에 대응하는 가변 임피던스 매칭 네트워크 구성은, 제상 시스템에 의해(예컨대, 시스템 제어기에 의해) 최상의 매칭을 제공하는 것으로 식별될 것이다.
최상의 매칭을 식별하는 대안적인 방법이 대신 적용될 수 있는데, 이것은 가변 임피던스 매칭 네트워크의 모든 가능한 구성을 테스트하는 대신에 현재 구성의 사전 결정된 범위 내의 구성만을 테스트한다. 일부 방법은 제상 시스템의 메모리에 저장된 이력적 구성 데이터(예컨대, 이전에 수행된 제상/가열 동작 동안 수집됨)에 기초하여 테스트할 가변 임피던스 매칭 네트워크 구성을 예측할 수 있다. 일부 실시예에서, 최상의 매칭은, 적용된 RF 에너지가 사전 결정된 임계값 백분율(예컨대, 95% 내지 99%)을 초과하여 부하에 의해 흡수되는 것을 허용하도록 결정되는 임의의 가변 임피던스 매칭 네트워크 구성으로서 식별될 수 있다.
일부 실시예에서, 관련된 엔트리의 결정의 정확성은 부하의 초기 온도를 LUT 에(예컨대, LUT(1600)의 열(1614)에) 나열된 저장된 온도 값과 비교함으로써 향상될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제어기는 현재 가변 구성요소 값과 저장된 가변 구성요소 값 간의 비교뿐만 아니라 부하의 초기 온도와 저장된 온도 값들 간의 비교에 기초하여 LUT의 어느 엔트리가 관련된 엔트리인지를 결정할 수 있다. 그렇지 않으면, 시스템 제어기는 부하의 초기 온도를 디폴트 온도(예컨대, -20℃ 또는 몇몇 다른 온도)로 가정할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 현재 가변 구성요소 값 및/또는 초기 S11 파라미터 값과 가장 밀접하게 관련되는 가변 구성요소 값 및/또는 S11 파라미터 값을 가지면서 초기 온도 값과 가장 밀접하게 관련되는 저장된 온도 값을 갖는 LUT의 엔트리가 관련된 엔트리인 것을 판정할 수 있다. 그런 다음, 시스템 제어기는 부하의 질량을 LUT의 관련된 엔트리에 포함된 질량으로 추정할 수 있다.
일부 실시예에서, LUT의 다수의 엔트리는 동일한 저장된 가변 구성요소 값을 가질 수 있지만, 상이한 저장된 온도 값 및/또는 저장된 부하 유형 지정자(specifier)를 가질 수 있다. 따라서, 복수의 관련된 엔트리가 전술한 프로세스에서 결정될 수 있는데, 여기서 복수의 관련된 엔트리는 저장된 구성요소 값은 동일하지만 온도 및/또는 부하 유형은 상이하다. 이러한 실시예에서, 부하의 사용자 제공된 또는 감지된 온도 및/또는 사용자 제공된 또는 감지된 부하 유형(예컨대, 본 예에서 섭씨 -20도의 소고기 분쇄육)이 주어지면, 복수의 관련된 엔트리 중 하나가 관련된 최종 엔트리(예컨대, 사용자 제공된 또는 감지된 부하 유형 또는 온도에 가장 밀접하게 매칭되는 저장된 질량 또는 저장된 온도 값을 갖는 관련된 엔트리)로서 선택될 수 있다. 관련된 엔트리를 결정한 후, 부하의 질량은 (예를 들어, 시스템 제어기에 의해) 관련된 엔트리의 열(1612)에 나열된 질량 값으로 추정될 수 있다. 다시, 실시예에서, 관련된 엔트리는, 열(1604, 1606, 및 1608)에 저장된 인덕턴스 값(L1, L2, 및 L3)의 대응하는 서브세트가 현재 가변 구성요소 값 세트(예컨대, 보다 구체적으로, 가변 임피던스 매칭 회로의 가변 인덕턴스 네트워크(들)의 현재 인덕턴스 값)와 가장 밀접하게 매칭되거나 관련되는 엔트리이다.
허용 가능한/최상의 매칭에 대응하는 구성요소 값 세트(예컨대, 블록 1413에서 결정된 현재 구성요소 값)에 대한 지식이 주어지면, 시스템 제어기는 현재 구성요소 값 세트를 시스템 제어기의 메모리에 저장된 LUT에 나열된 구성요소 값과 비교하고, 그런 다음, LUT의 어느 엔트리/행이 최상의 매칭(예컨대, 동일한 매칭 또는 가장 밀접한 매칭)에 대응하는지를 판정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 현재 인덕턴스 값(예컨대, 가변 인덕턴스 네트워크의 현재 L1, L2 및 L3 값)이 LUT(1600)의 엔트리 내의 인덕턴스 값의 임의의 서브세트와 정확하게 매칭되지 않는 경우가 있을 수 있다. 그러한 경우에, 시스템 제어기는 2개의(또는 복수의) 관련된 엔트리를 식별할 수 있고, 초기 추정 질량 값을 결정하기 위해 2개의(또는 복수의) 관련된 엔트리의 2개의(또는 복수의) 대응하는 질량 값 사이에서 보간할 수 있고 또는 이들을 수학적으로 처리할 수 있다.
예를 들어, LUT(1600)에 도시된 저장된 예시적 값을 참조하면, 현재 인덕턴스 값(L1, L2 및 L3)이 각각 1.3, 2.55 및 2.55일 때, 엔트리(1626 및 1628)가 LUT(1600) 내의 저장된 인덕턴스 값(L1, L2 및 L3)의 2개의 가장 밀접하게 매칭되는 서브세트에 대응하므로, 시스템 제어기는 엔트리(1626 및 1628)를 잠재적으로 관련된 엔트리로 식별할 수 있고, (열(1612) 내의) 500 및 1000의 두 질량 값을 보간할 수 있다. 보간이 두 값의 평균에 대응한다고 가정하면, 이는 750g의 부하의 초기 질량의 추정을 초래할 수 있다.
LUT(1600) 내의 현재의 예시적 값은 -20℃에서 소고기 분쇄육에 대응하는 데이터를 포함하지만, 이는 예시적인 것이며 제한적인 것은 아니다. 다양한 질량, 온도 및 유형의 부하에 대응하는 데이터를 포함하는 다른 LUT가 시스템 제어기의 메모리에 저장될 수 있음을 이해해야 한다. 주어진 LUT는, 예를 들어, 테스트되는 다양한 질량, 온도 및 유형의 부하 및 대응하는 가변 구성요소 값(예컨대, 인덕턴스 값(L1, L2 및 L3)) 및 초기 S11 파라미터가 수집되어 LUT에 저장됨으로써, 미리 특성화될 수 있다. 부하의 추정된 질량을 결정하기 위한 기초로서 S11 파라미터가 도 16a 및 도 16b과 관련하여 설명되었지만, RF 신호의 VSWR 또는 반사 전력과 같은 다른 RF 신호 파라미터가 대신 또는 부가적으로 LUT(1600) 또는 LUT(1700)에 포함되어 부하의 추정된 질량을 결정하기 위한 기초로서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 14b로 돌아가면, 일단 시스템 제어기가 캐비티 내의 부하에 대한 초기 질량 추정치를 결정하면, 시스템 제어기는 블록 1417에서, 부하의 알려진(예컨대, 블록 1402에서 입력으로 제공되거나 캐비티 내의 온도 센서를 통해 측정됨) 또는 가정된 온도(예컨대, 약 -20℃ 또는 몇몇 다른 온도와 같은 시스템 제어기의 메모리에 저장된 디폴트 시작 온도)와 함께 초기 질량 추정치(예컨대, 식 1(또는 다른 적용 가능한 식) 또는 식 1(또는 다른 적용 가능한 식)로부터 도출되어 시스템의 메모리에 저장된 LUT를 사용함)에 기초하여, 캐비티 내에서 부하를 원하는 온도로 데우는 데 필요한 에너지의 양(본 명세서에서 때때로 초기 에너지 추정치로 지칭됨)을 추정할 수 있다.
RF 신호원에 의해 제공되는 RF 신호는 다수의 신호 파라미터에 의해 특성화될 수 있다. 예를 들어, RF 신호 파라미터는 주파수, 진폭 및 전력 레벨을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않으며, 이들 파라미터 각각은 임의의 주어진 시간에 특정 값을 갖는다. 블록 1418에서, 시스템 제어기는 (예컨대, 시스템의 메모리에 저장된 LUT에 따라) 초기 에너지 추정치에 기초하여 RF 신호원에 의해 생성된 RF 신호에 대한 하나 이상의 "원하는 신호 파라미터"를 결정할 수 있다. 예를 들어, 원하는 신호 파라미터(들)는 RF 신호의 원하는 주파수, 원하는 진폭, 및 원하는 전력 레벨(예컨대, 원하는 RF 전력 레벨)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 원하는 신호 파라미터는 초기 에너지 추정치에 기초하여 결정될 수 있고 초기 에너지 추정치는 부하에 대한 초기 질량 추정치에 기초하여 결정되므로, 본 명세서에서 사용될 때 "초기 질량 추정치 기반 RF 신호"는 초기 매칭 이후 및 후속 매칭 이전의 하나 이상의 원하는 RF 신호 파라미터로 특성화되는 RF 신호를 지칭한다. 시스템 제어기는 또한, 초기에 추정된 에너지의 양을 부하로 전달하기 위해 초기 질량 추정치 기반 RF 신호를 적용하는 데 필요한 시간의 양을 결정할 수 있다.
블록 1419는 시스템 제어기에 의한 초기 질량 추정치의 결정 이후에 개량된 질량 추정치가 한 번만 결정되는 실시예에서 수행된다. 다른 실시예(예컨대, 다수의 개량된 질량 추정치가 주기적으로 및/또는 제상 동작 내내 여러 번 결정됨)에서는, 블록 1419를 건너뛸 수 있고, 시스템 제어기는 경로(1435)를 통해 블록 1430으로 직접 진행할 수 있다.
블록 1419에서, 시스템 제어기는 블록 1413에서 결정된 매칭이 현재 제상 동작 동안 수행된 비-초기 매칭에 대응하는 "후속 매칭"인지를 판정할 수 있다. 예를 들어, 제상 동작의 후속 매칭이 판정될 때 블록 1413에서 "제 2 플래그"가 메모리에 어서트(예컨대, 설정)될 수 있고, 시스템 제어기는 블록 1419에서 제 2 플래그의 상태를 점검할 수 있다. 제 2 플래그가 어서트되면, 시스템 제어기는 블록 1430으로 진행하여 제 2 플래그를 어서트-해제(예를 들어, 클리어)한다. 그렇지 않고 제 2 플래그가 어서트되지 않으면, 시스템 제어기는 블록 1410의 이전 반복에서 개량된 질량 추정치가 이미 결정된 것을 식별하고, 블록 1430, 1432 및 1434를 건너뛰고 블록 1420으로 진행할 수 있다.
일반적으로, 제상 동작 동안(예컨대, 부하 온도가 증가함에 따라) 부하를 포함하는 캐비티의 임피던스의 변화율과 부하 질량 사이에는 음의 상관관계가 있다. 예를 들어, 같은 양의 RF 에너지가 적용되는 더 큰 질량을 갖는 부하의 임피던스 변화율과 비교하여, 더 작은 질량을 갖는 부하의 임피던스는 (예컨대, 부하를 가열하기 위해) RF 에너지가 그 부하에 적용될 때 더 빠르게 변할 수 있다. 부하의 임피던스 변화는 캐비티와 RF 신호원 간의 임피던스 매칭의 품질 변화에 반영되는데, 이는 예를 들어 S11 파라미터 또는 VSWR의 변화율과 관련된다. 따라서, 제상 동작 동안 S11 파라미터의 변화율 또는 VSWR의 변화율을 모니터링함으로써, 부하의 질량이 결정될 수 있다. S11 파라미터 및/또는 VSWR의 변화율은 제상 프로세스의 착수 시에 알려지지 않기 때문에, 부하에 대한 초기 질량 추정치는 (예컨대, 블록 1416에서) 대안적인 방법을 사용하여 만들어질 수 있으며, 그런 다음 S11 파라미터의 변화율 또는 VSWR의 변화율에 기초하여 개량될 수 있다.
블록 1430에서, 개량된 질량 추정치는, 초기 질량 추정치, 및 RF 신호원과 캐비티에 있는 전극(들) 사이의 S11 파라미터 또는 VSWR(예컨대, 블록 1420에서 모니터링됨)과 같은 시스템 파라미터의 변화율에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 개량된 질량 추정치는, S11 파라미터의 변화율 또는 VSWR의 변화율 및 공급된 RF 전력 레벨을, 시스템 제어기에 액세스 가능한 메모리에 저장된 LUT의 엔트리와 비교함으로써 결정될 수 있다. LUT는 저장된 부하 질량 값 세트, 저장된 RF 전력 레벨 세트, 및 저장된 S11 및/또는 VSWR 변화율 세트(본 명세서에서 때때로 저장된 파라미터 변화율로 지칭됨)를 포함할 수 있는데, 이들은 모두 다수의 관련된 엔트리로 구조화된다. 실시예에 따르면, 관련된 엔트리의 각각의 엔트리는 저장된 부하 질량 값, 저장된 RF 전력 레벨(예컨대, 부하에 적용된 RF 에너지의 양), 및 저장된 S11 및/또는 VSWR 변화율(예컨대, 저장된 RF 전력 레벨이 저장된 부하 질량 값에 대응하는 부하에 적용될 때 관찰됨)을 포함할 수 있다. 시스템 제어기는, 제상 시스템에 대해 측정된 S11 파라미터 또는 VSWR 변화율 및 부하를 포함하는 캐비티의 전극에 공급되는 RF 신호의 RF 전력 레벨에 대응하는(또는 가장 밀접하게 대응하는) 엔트리를 식별하기 위해 LUT를 검색할 수 있다. 식별된 엔트리가 초기 질량 추정치(또는 일부 실시예에 따라 가장 최근에 만들어진 질량 추정치)와 매칭되지 않는 저장된 부하 질량 값을 포함하면, 시스템 제어기는 식별된 엔트리에 나열된 부하 질량과 동일한 개량된 질량 추정치를 결정할 수 있다.
일단 시스템 제어기가 캐비티 내의 부하에 대한 개량된 질량 추정치를 결정하면, 시스템 제어기는 블록 1432에서, 부하의 알려진(예컨대, 블록 1402에서 입력으로 제공되거나 캐비티 내의 온도 센서를 통해 측정됨) 또는 가정된 온도(예컨대, 약 -20℃ 또는 몇몇 다른 온도와 같은 시스템 제어기의 메모리에 저장된 디폴트 시작 온도)와 함께 개량된 질량 추정치(예컨대, 식 1(또는 다른 적합한 식) 또는 식 1(또는 다른 적합한 식)로부터 도출되어 시스템의 메모리에 저장된 LUT를 사용함)에 기초하여, 캐비티 내에서 부하를 원하는 온도로 데우는 데 필요한 에너지의 양을 추정함으로써 개량된 에너지 추정치를 결정할 수 있다.
블록 1434에서, 시스템 제어기는 개량된 에너지 추정치에 기초하여 RF 신호원에 의해 생성된 RF 신호에 대한 원하는 신호 파라미터를 업데이트하거나 "개량"할 수 있다. 이러한 업데이트된 원하는 신호 파라미터는 본 명세서에서 때때로 "개량된 신호 파라미터" 또는 "개량된 원하는 신호 파라미터"로 지칭될 수 있다. 원하는 신호 파라미터는 개량된 에너지 추정치에 기초하여 결정될 수 있고 개량된 에너지 추정치는 부하에 대한 개량된 질량 추정치에 기초하여 결정되므로, 본 명세서에서 사용될 때 "개량된 질량 추정치 기반 RF 신호"는, 제 2 (또는 후속) 매칭 이후에 하나 이상의 원하는 RF 신호 파라미터에 의해 특성화되는 RF 신호를 지칭한다. 시스템 제어기는 또한, 개량된 추정된 에너지의 양을 부하로 전달하기 위해, 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호를 적용하는 데 필요한 시간의 양을 결정할 수 있다.
도 14c는 대안적 실시예에 따라 도 14a에 도시된 방법의 블록 1410에서 수행될 수 있는 작업들(1410-2)을 도시한다. 블록 1811에서, 시스템 제어기는 RF 신호원으로 하여금 가변 임피던스 매칭 네트워크를 통해 전극(들)(예컨대, 제 1 전극(340) 또는 양쪽 전극(도 3, 7, 11의 740, 750, 1170, 1172)으로 비교적 낮은 전력의 RF 신호를 공급하게 한다. 시스템 제어기는 전원 공급 및 바이어스 회로(예컨대, 도 3, 7의 회로(326, 726))로의 제어 신호를 통해 RF 신호 전력 레벨을 제어할 수 있는데, 여기서 제어 신호는 전원 공급 및 바이어스 회로로 하여금 원하는 신호 전력 레벨과 일치하는 증폭기(예컨대, 도 3, 7의 증폭기 스테이지(324, 325, 724))에 공급 및 바이어스 전압을 제공하게 한다.
블록 1812에서, "평가 시간"에, 전력 검출 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 전력 검출 회로(330, 730, 1180))는 그 후에 RF 신호원과 전극(들) 사이의 전송 경로(예컨대, 도 3, 7, 11의 경로(328, 728, 1148))를 따라 반사 전력 및 (일부 실시예에서는) 전달 전력을 측정하고, 그 측정치를 시스템 제어기에 제공한다. 그 후에 시스템 제어기는 반사 신호 전력과 전달 신호 전력 사이의 비율을 결정할 수 있고, 그 비율에 기초하여 시스템에 대한 S11 파라미터(예컨대, 반사 손실에 대응함) 및/또는 VSWR을 결정할 수 있다. 시스템 제어기는, 실시예에서, 추후의 평가 또는 비교를 위해, 수신된 전력 측정치(예컨대, 수신된 반사 전력 측정치, 수신된 전달 전력 측정치, 또는 양쪽), 및/또는 계산된 비율, 및/또는 S11 파라미터, 및/또는 VSWR을 저장할 수 있다.
블록 1813에서, 시스템 제어기는 반사 전력 측정치, 및/또는 반사 신호 대 전달 신호 전력비, 및/또는 S11 파라미터, 및/또는 VSWR에 기초하여, 평가 시간에 가변 임피던스 매칭 네트워크에 의해 제공되는 매칭이 허용 가능한지 여부를 판정할 수 있다(예컨대, 반사 전력이 임계값 미만이거나, 반사 신호 대 전달 신호 전력비가 10% 이하(또는 일부 다른 임계값 미만)이거나, 측정치 또는 값이 적합한지 다른 기준과 비교됨). 이와 달리, 시스템 제어기는 매칭이 이전에 정의된 바와 같은 최상의 매칭인지를 판정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서는, 이진 검색 알고리즘 또는 영역 검색 알고리즘이 대신 사용되어 최저 반사 RF 전력, 및/또는 최저 반사-전달 전력비를 초래하는 "최상의 매칭" 구성을 식별할 수 있는데, 이는 최상의 매칭 구성을 발견하는 데 필요한 시간의 양을 감소시킬 수 있다.
매칭이 허용 가능하지 않거나 최상의 매칭이 아니라고 시스템 제어기가 판정하면, 시스템 제어기는 블록 1814에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크를 재구성함으로써 매칭을 조정할 수 있다. 예컨대, 이 구성은 제어 신호를 가변 임피던스 매칭 네트워크에 전송함으로써 달성될 수 있어, (예컨대, 가변 인덕턴스 네트워크(410, 411, 415, 811, 816, 821)(도 4a, 8) 또는 가변 캐패시턴스 네트워크(422, 444, 446, 448, 1011, 1013, 1016, 1018, 1021, 1024(도 4b, 10)로 하여금 상이한 인덕턴스 또는 캐패시턴스 상태를 갖게 함으로써, 또는 인덕터(501-504, 911-914, 916-919, 921, 923(도 5a, 9) 또는 캐패시터(541-544)(도 5b)를 회로의 내부 또는 외부로 스위칭함으로써) 네트워크가 그 네트워크 내의 가변 인덕턴스 및/또는 가변 캐패시턴스를 증가 및/또는 감소시키게 한다. 가변 임피던스 매칭 네트워크 내에서 가변 인덕턴스 네트워크의 당시의 인덕턴스 값 또는 상태(예컨대, 도 4a, 8의 인덕터(410, 411, 415, 811, 816, 821)의 인덕턴스 값) 또는 가변 캐패시턴스 네트워크의 캐패시턴스 값 또는 상태(예컨대, 캐패시터(도 4b, 10의 442, 444, 446, 448, 1011, 1013, 1016, 1018, 1021, 1024)의 캐패시턴스 값)는 시스템 제어기의 메모리에 저장될 수 있다. 가변 임피던스 네트워크를 재구성(또는 조정)한 후에, 블록 1813에서 허용 가능한 또는 최상의 매칭이 판정될 때까지, 블록 1811, 1812 및 1813은 반복적으로 수행된다.
가변 임피던스 네트워크가 허용 가능한 또는 최상의 매칭이 달성된 상태(예컨대, 대응하는 임계 값 미만인, 반사 전력, 반사 신호 대 전달 신호 전력 비율, VSWR 및/또는 S11 파라미터에 의해 표시됨)에서 구성될 때, 현재 가변 구성요소 값 세트는 가변 임피던스 매칭 네트워크 내의 하나 이상의 가변 구성요소의 당시의 전류 값을 포함한다. 예를 들어 도 4a 또는 도 8의 가변 인덕턴스 매칭 네트워크(400 또는 800)에 대해, 현재 가변 구성요소 세트는 평가 시간에서의 가변 인덕턴스(410, 411, 811, 816 및 821)의 인덕턴스 값을 포함할 수 있고, 예를 들어 도 4b 또는 도 10의 가변 캐패시턴스 매칭 네트워크(440 또는 1000)에 대해, 현재 가변 구성요소 세트는 평가 시간에서의 가변 캐패시턴스(442 또는 444, 446 또는 448, 1011 또는 1013, 1016 또는 1018, 및 1021 또는 1024)의 캐패시턴스 값을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 그런 다음, 현재 가변 구성요소 값 세트는 하나 이상의 LUT를 사용하여 부하의 질량을 추정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 질량의 추정은 제상 동작 동안 한 번만 수행될 수 있다. 대안적으로, 질량 추정 프로세스는 두 번 이상 수행될 수 있다.
일단 블록 1813에서 허용 가능한 또는 최상의 매칭이 결정되면, 블록 1815에서, 시스템 제어기는 블록 1813에서 결정된 매칭이 현재의 제상 동작 동안 수행된 제 1 매칭에 대응하는 "초기 매칭"인지를 판정할 수 있다. 예를 들어, 제상 동작의 초기 매칭이 판정될 때 블록 1813에서 (예를 들어, 제 1 평가 시간에) "초기 플래그"가 메모리에 어서트(예컨대, 설정)될 수 있고, 시스템 제어기는 블록 1815에서 초기 플래그의 상태를 점검할 수 있다. 초기 플래그가 어서트되면, 시스템 제어기는 블록 1816로 진행하여 초기 플래그를 어서트-해제(예컨대, 클리어)한다. 초기 플래그가 어서트되지 않으면, 시스템 제어기는 블록 1819로 진행한다.
시스템 제어기가 블록 1815에서 방금 결정된 매칭이 초기 매칭이라고 판정하면, 블록 1816에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크의 가변 인덕턴스 네트워크 및/또는 가변 캐패시턴스 네트워크의 가변 구성요소의 일부 또는 전부의 현재 가변 구성요소 값은 하나 이상의 LUT 내의 엔트리와 비교될 수 있는데, LTU는 질량 또는 캐비티 내의 부하의 질량을 추정하기 위해 시스템 제어기의 메모리 및/또는 시스템 제어기에 액세스 가능한 메모리에 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 초기 매칭의 S11 파라미터 값은 대신에 부하의 질량을 추정하기 위한 기초로서 하나 이상의 LUT 내의 엔트리와 비교될 수 있다. 예를 들어, LUT는 복수의 엔트리를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 엔트리는 각각의 가변 구성요소에 대한 필드, 초기 매칭을 위한 S11 파라미터 값에 대한 필드, 연관된 부하 질량에 대한 필드 및/또는 연관된 부하 온도에 대한 필드를 포함한다. (예컨대, 사용자 인터페이스 또는 캐비티 내의 온도 센서를 통해 수신된 입력을 통해) 부하의 초기 온도를 알면 시스템 제어기는 부하의 질량을 보다 정확하게 추정할 수 있지만, 부하의 초기 온도가 제공되거나 검출될 수 없을 경우에 시스템은 자동으로 부하가 디폴트 초기 온도(예컨대, -20℃)에 있다고 가정할 수 있음에 유의해야 한다. 블록 1816에서 시스템 제어기에 의해 액세스될 수 있는 LUT의 예는 전술된 도 16a 및 도 16b에 도시되어 있다.
일단 시스템 제어기가 캐비티 내의 부하에 대한 초기 질량 추정치를 결정하면, 시스템 제어기는 블록 1817에서, 부하의 알려진(예컨대, 블록 1802에서 입력으로 제공되거나 캐비티 내의 온도 센서를 통해 측정됨) 또는 가정된 온도(예컨대, 약 -20℃ 또는 다른 온도와 같은 시스템 제어기의 메모리에 저장된 디폴트 시작 온도)와 함께 초기 질량 추정치(예컨대, 식 1(또는 다른 적합한 식) 또는 식 1(또는 다른 적합한 식)로부터 도출되어 시스템의 메모리에 저장된 LUT를 사용함)에 기초하여, 캐비티 내에서 부하를 원하는 온도로 데우는 데 필요한 에너지의 양(본 명세서에서 때때로 초기 에너지 추정치로 지칭됨)을 추정할 수 있다.
RF 신호원에 의해 제공되는 RF 신호는 다수의 신호 파라미터에 의해 특성화될 수 있다. 예를 들어, RF 신호 파라미터는 주파수, 진폭 및 전력 레벨을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않으며, 이들 파라미터 각각은 임의의 주어진 시간에 특정 값을 갖는다. 블록 1818에서, 시스템 제어기는 (예컨대, 시스템의 메모리에 저장된 LUT에 따라) 초기 에너지 추정치에 기초하여 RF 신호원에 의해 생성된 RF 신호에 대한 하나 이상의 "원하는 신호 파라미터"를 결정할 수 있다. 예를 들어, 원하는 신호 파라미터(들)는 RF 신호의 원하는 주파수, 원하는 진폭 및 원하는 전력 레벨을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 시스템 제어기는 또한 초기에 추정된 에너지의 양을 부하로 전달하기 위해 초기 질량 추정치 기반 RF 신호를 적용하는데 필요한 시간의 양을 결정할 수 있다.
블록 1819는 시스템 제어기에 의한 초기 질량 추정치의 결정 이후에 개량된 질량 추정치가 한 번만 결정되는 실시예에서 수행된다. 블록 1819에서, 시스템 제어기는 블록 1813에서 결정된 매칭이 현재의 제상 동작 동안 수행된 비-초기 매칭에 대응하는 "후속 매칭"인지를 판정할 수 있다. 예를 들어, (예컨대, 제 2 평가 시간에) 제상 동작의 후속 매칭이 판정될 때 블록 1813에서 "제 2 플래그"가 메모리에 어서트(예컨대, 설정)될 수 있고, 시스템 제어기는 블록 1819에서 제 2 플래그의 상태를 점검할 수 있다. 제 2 플래그가 어서트되면, 시스템 제어기는 블록 1830으로 진행하여 제 2 플래그를 어서트-해제(예컨대, 클리어)한다. 그렇지 않고 제 2 플래그가 어서트되지 않으면, 시스템 제어기는 블록 1410-2의 이전 반복에서 개량된 질량 추정치가 이미 결정된 것을 식별하고, 블록 1830, 1832 및 1834를 건너뛰고 블록 1820으로 진행할 수 있다.
블록 1830에서, 개량된 질량 추정치는 초기 매칭의 결정과 후속 매칭의 결정 사이의 경과 시간에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 시스템 제어기는 경과 시간이 제 1 평가 시간과 제 2 평가 시간의 차이인 것으로 결정할 수 있다. 개량된 질량 추정치는, 초기 매칭과 후속 매칭 사이의 경과 시간과 공급된 RF 전력 레벨을, 시스템 제어기에 액세스 가능한 메모리에 저장된 LUT의 엔트리와 비교함으로써 결정될 수 있다. LUT는 저장된 부하 질량 값 세트, 저장된 RF 전력 레벨 세트, 및 경과된 시간 값 세트를 포함할 수 있는데, 이들은 모두 다수의 관련된 엔트리로 구조화될 수 있다. 실시예에 따르면, 관련된 엔트리의 각각의 엔트리는 저장된 부하 질량 값, RF 전력 레벨(예컨대, 부하에 적용된 RF 에너지의 양) 및 저장된 경과 시간(예컨대, 초기 매칭와 후속 매칭 사이)을 포함할 수 있다. 시스템 제어기는 부하를 포함하는 캐비티에서 전극에 공급되는 RF 신호의 RF 전력 레벨과 매칭들 사이에서 경과된 시간에 대응하는(또는 가장 밀접하게 대응하는) 엔트리를 식별하기 위해 LUT를 검색할 수 있다. 식별된 엔트리가 초기 질량 추정치(또는 일부 실시예에 따라 가장 최근에 만들어진 질량 추정치)와 매칭되지 않는 저장된 부하 질량 값을 포함하면, 시스템 제어기는 식별된 엔트리에 나열된 부하 질량과 동일한 개량된 질량 추정치를 결정할 수 있다.
일단 시스템 제어기가 캐비티 내의 부하에 대한 개량된 질량 추정치를 결정하면, 시스템 제어기는 블록 1832에서, 부하의 알려진(예컨대, 블록 1802에서 입력으로 제공되거나 캐비티 내의 온도 센서를 통해 측정됨) 또는 가정된 온도(예컨대, 약 -20℃ 또는 다른 온도와 같은 시스템 제어기의 메모리에 저장된 디폴트 시작 온도)와 함께 개량된 질량 추정치(예컨대, 식 1(또는 다른 적합한 식) 또는 식 1(또는 다른 적합한 식)로부터 도출되어 시스템의 메모리에 저장된 LUT를 사용함)에 기초하여, 캐비티 내에서 부하를 원하는 온도로 데우는 데 필요한 에너지의 양을 추정함으로써 개량된 에너지 추정치를 결정할 수 있다.
블록 1834에서, 시스템 제어기는 개량된 에너지 추정치에 기초하여 RF 신호원에 의해 생성된 RF 신호에 대한 원하는 신호 파라미터를 업데이트하거나 "개량"할 수 있다. 원하는 신호 파라미터는 개량된 에너지 추정치에 기초하여 결정될 수 있고 개량된 에너지 추정치는 부하에 대한 개량된 질량 추정치에 기초하여 결정되므로, 본 명세서에서 사용될 때 "개량된 질량 추정치 기반 RF 신호"는, 후속 매칭 이후에 하나 이상의 원하는 RF 신호 파라미터에 의해 특성화되는 RF 신호를 지칭한다. 시스템 제어기는 또한, 개량된 추정된 에너지의 양을 부하로 전달하기 위해, 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호를 적용하는 데 필요한 시간의 양을 결정할 수 있다.
도 14d는, 제상되는 부하에 대한 개량된 질량 추정치를 생성하기 위해 동적 부하 매칭을 갖는, 제상 시스템(예컨대, 도 1-3, 7, 11의 시스템(100, 210, 220, 300, 700, 1100))의 시스템 제어기(예컨대, 도 3, 7, 11의 시스템 제어기(312, 712, 1130))에 의해 수행될 수 있는 방법에 대응하는 흐름도를 도시한다.
블록 1902에서, 시스템 제어기는 초기 매칭 조건에 기초하여, 제상 시스템에 의해 제상될 부하에 대한 초기 질량 추정치, 원하는 온도로 부하를 데우는 데 필요한 RF 에너지의 양의 초기 에너지 추정치, 및 부하를 가열하기 위해 적용되는 RF 신호의 원하는 신호 파라미터를 결정한다. 시스템 제어기는 초기 매칭 조건을 시스템 제어기에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 LUT의 엔트리와 비교함으로써 초기 질량 추정치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 초기 매칭 조건은, RF 신호원(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(320, 720, 1120))과 제상 캐비티(예컨대, 도 3, 7, 11의 캐비티(360, 760, 1174)) 사이에서 (예컨대, 도 14b, 14c의 블록(1416, 1816)과 관련하여 설명된 바와 같이) 시스템에 대한 "최상의 매칭"의 결정 시에, 가변 임피던스 매칭 네트워크(예컨대, 도 7-10의 네트워크(772, 800, 900, 1000))의 S11 파라미터 값 및/또는 가변 구성요소 값을 포함할 수 있다. 시스템 제어기는, 부하의 알려진(예컨대, 블록 1402에서 입력으로 제공되거나 캐비티 내의 온도 센서를 통해 측정됨) 또는 가정된 초기 온도(예컨대, 약 -20℃ 또는 다른 온도와 같은 시스템 제어기의 메모리에 저장된 디폴트 시작 온도)와 함께 초기 질량 추정치(예컨대, 식 1(또는 다른 적합한 식) 또는 식 1(또는 다른 적합한 식)로부터 도출되어 시스템의 메모리에 저장된 LUT를 사용함)에 기초하여, 부하를 사전 결정된 온도(예컨대, -1℃ 또는 다른 온도)가 되도록 하기 위해 부하에 적용되어야 할 RF 에너지의 양에 대응하는 초기 에너지 추정치를 계산하거나 결정할 수 있다. 그런 다음, 시스템 제어기는 (예컨대, 시스템의 메모리에 저장된 LUT에 따라) 초기 에너지 추정치에 기초하여 RF 신호원에 의해 생성된 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 원하는 신호 파라미터(들)는 RF 신호의 원하는 주파수, 원하는 진폭, 및 원하는 전력 레벨을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
블록 1904에서, 시스템 제어기는 RF 신호원과 제상 캐비티 사이의 전달 및 반사 전력의 측정으로부터 도출된 S11 파라미터 또는 VSWR을 주기적으로 측정할 수 있다. 시스템 제어기는 이러한 측정에 기초하여 S11 파라미터 또는 VSWR의 변화율을 계산하고 저장할 수 있다.
블록 1906에서, 시스템 제어기가 가변 임피던스 매칭 네트워크의 재구성을 통해 새로운 매칭이 결정되었다는 것을 식별하면, 시스템 제어기는 블록 1908로 진행하여 부하의 질량 추정치 및 RF에 신호에 대한 원하는 신호 파라미터를 개량한다. 그렇지 않으면, 시스템 제어기는 블록 1904로 돌아가서 S11 파라미터 및/또는 VSWR의 측정 및 그 변화율의 계산을 계속한다.
블록 1908에서, 시스템 제어기는, 블록 1904에서 주기적으로 결정된 S11 파라미터 또는 VSWR의 변화율에 기초하여, 개량된 질량 추정치, 개량된 에너지 추정치 및 개량된 원하는 신호 파라미터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 시스템 제어기는 개량된 질량 추정치를 결정하기 위해, S11 파라미터 또는 VSWR의 변화율과 제상 동작 동안 부하를 가열하기 위해 공급된 RF 전력 레벨을, 시스템 제어기에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 LUT의 엔트리와 비교할 수 있다. 시스템 제어기는, 부하의 알려진 또는 가정된 초기 온도와 함께 개량된 질량 추정치(예컨대, 식 1(또는 다른 적합한 식) 또는 식 1(또는 다른 적합한 식)로부터 도출되어 시스템의 메모리에 저장된 LUT를 사용함)에 기초하여, 개량된 에너지 추정치를 계산하거나 결정할 수 있다. 그런 다음, 시스템 제어기는 (예컨대, 시스템의 메모리에 저장된 LUT에 따라) 개량된 에너지 추정치에 기초하여 RF 신호원에 의해 생성된 RF 신호에 대한 하나 이상의 개량된 원하는 신호 파라미터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 원하는 신호 파라미터(들)는 RF 신호의 원하는 주파수, 원하는 진폭, 및 원하는 전력 레벨을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 14a로 돌아가면, 일단 허용 가능한 또는 최상의 매칭 및 하나 이상의 원하는 신호 파라미터가 결정되면, 제상 동작이 개시되거나 계속될 수 있다. 제상 동작의 개시 또는 계속은 블록 1420에서 RF 신호원(예컨대, 도 3, 7, 11의 RF 신호원(320, 720, 1120))으로 하여금 블록 1418, 1818, 1434, or 1834에서 결정된 원하는 신호 파라미터(예컨대, 원하는 RF 전력 레벨)를 갖는 RF 신호(또는 질량 추정치 기반 RF 신호)를 생성하게 하는 것을 포함하는데, 이는 비교적 높은 전력의 RF 신호에 대응한다. 다른 RF 신호 파라미터(예컨대, 주파수)가 또한 전술한 바와 같이 "원하는 신호 파라미터"로서 포함될 수 있다. 다시 한번, 시스템 제어기는 RF 신호원과 전원 공급 및 바이어스 회로(예컨대, 도 3, 7의 회로(326, 726))로의 제어 신호를 통해 RF 신호 전력 레벨을 포함하는 RF 신호 파라미터를 제어할 수 있다. RF 신호원으로의 제어 신호는 예를 들어 RF 신호의 주파수를 제어할 수 있고, 전원 공급 및 바이어스 회로로의 제어 신호는, 전원 공급 및 바이어스 회로로 하여금 원하는 신호 전력 레벨과 일치하는 증폭기(예컨대, 도 3, 7의 증폭기 스테이지(324, 325, 724))에 공급 및 바이어스 전압을 제공하게 한다. 예를 들어, 질량 추정치 기반 RF 신호는 약 50W 내지 약 500W 범위의 전력 레벨을 갖는 신호일 수 있지만, 상이한 전력 레벨이 대신 사용될 수도 있다.
블록 1422에서, 전력 검출 회로(예컨대, 도 3, 7, 11의 전력 검출 회로(330, 730, 730', 730'', 1180))는 그 후에 RF 신호원과 전극(들) 사이에서 전송 경로(예컨대, 도 3, 7, 11의 경로(328, 728, 1148))를 따라 반사 전력, 및 일부 실시예에서 전달 전력을 주기적으로 측정하고, 그 측정치를 시스템 제어기에 제공한다. 시스템 제어기는 다시, 반사 신호 전력과 전달 신호 전력 사이의 비율을 결정할 수 있고, 그 비율에 기초하여 시스템에 대한 S11 파라미터를 결정할 수 있고/있거나, 반사 신호 전력과 전달 신호 전력에 기초하여 시스템에 대한 VSWR을 결정할 수 있다. 시스템 제어기는, 실시예에서, 추후의 평가 또는 비교를 위해 수신된 전력 측정치, 및/또는 계산된 비율, VSWR, 및/또는 S11 파라미터를 저장할 수 있다. 실시예에 따르면, 전달 및 반사 전력의 주기적인 측정은 상당히 높은 주파수(예컨대, 밀리초 단위로) 또는 상당히 낮은 주파수(예컨대, 초 단위로)에서 행해질 수 있다. 예컨대, 주기적인 측정을 행하기 위한 상당히 낮은 주파수는 10초 내지 20초마다 1회 측정의 레이트일 수 있다.
블록 1424에서, 시스템 제어기는 하나 이상의 반사 신호 전력 측정치, 하나 이상의 계산된 반사 신호 대 전달 신호 전력비, 및/또는 하나 이상의 계산된 S11 파라미터, 및/또는 하나 이상의 계산된 VSWR 값에 기초하여, 가변 임피던스 매칭 네트워크에 의해 제공되는 매칭이 허용 가능한지를 판정할 수 있다. 예컨대, 시스템 제어기는 이러한 결정을 행함에 있어서 단일의 반사 신호 전력 측정치, 단일의 계산된 반사 신호 대 전달 신호 전력비, 또는 단일의 계산된 S11 파라미터를 사용할 수 있거나, 이러한 결정을 행함에 있어서 이전에 수신된 다수의 반사 신호 전력 측정치들, 이전에 계산된 반사 신호-전달 신호의 전력비들, 또는 이전에 계산된 S11 파라미터들 또는 VSWR 값들의 평균(또는 다른 계산)을 취할 수 있다. 매칭이 허용 가능한지 여부를 판정하기 위해, 시스템 제어기는 예를 들어 수신된 반사 신호 전력, 계산된 비율, VSWR 값, 및/또는 S11 파라미터를 하나 이상의 대응하는 임계치와 비교할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 시스템 제어기는 수신된 반사 신호 전력을, 예를 들어 전달 신호 전력의 5%(또는 일부 다른 값)의 임계치와 비교할 수 있다. 전달 신호 전력의 5% 미만의 반사 신호 전력은 그 매칭이 하용 가능함을 유지한다는 것을 나타낼 수 있고, 5%를 넘는 비율은 그 매칭이 더 이상 허용 가능하지 않다는 것을 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 제어기는 계산된 반사 신호 대 전달 신호 전력비를 10%의 임계치(또는 일부 다른 값)와 비교할 수 있다. 10% 미만의 비율은 매칭이 허용 가능함을 유지한다는 것을 나타낼 수 있고, 10%를 넘는 비율은 매칭이 더 이상 허용 가능하지 않다는 것을 나타낼 수 있다. 측정된 반사 전력, 또는 계산된 비율, 또는 S11 파라미터, 또는 VSWR이 허용 불가한 매칭을 표시하는 대응 임계치보다 큰 경우(즉, 비교 결과가 부적합임), 시스템 제어기는 블록 1410으로 복귀하여 가변 임피던스 매칭 네트워크의 재구성을 개시할 수 있다.
전술한 바와 같이, 가변 임피던스 매칭 네트워크에 의해 제공되는 매칭은, 부하가 데워짐에 따라 부하(예컨대, 도 3, 7, 11의 부하(364, 764, 1164))의 임피던스 변화로 인해 제상 동작 과정에 걸쳐 저하될 수 있다. 제상 동작의 과정에 걸쳐서, 캐비티 매칭 인덕턴스 또는 캐패시턴스를 조정함으로써 또한 RF 신호원 인덕턴스 또는 캐패시턴스를 조정함으로써도 최적의 캐비티 매칭이 유지될 수 있음이 관찰되었다. 예를 들어, 도 15를 다시 참조하면, 제상 동작의 종료 시에 제 1 유형의 부하에 대한 최적 매칭은 포인트 1514로 표시되고, 제상 동작의 종료 시에 제 2 유형의 부하에 대한 최적 매칭은 포인트 1524로 표시된다. 두 경우 모두, 제상 동작의 개시와 완료 사이의 최적 매칭의 추적은 캐비티 매칭의 인덕턴스를 점차적으로 감소시키고 RF 신호원 매칭의 인덕턴스를 증가시키는 것을 수반한다.
실시예에 따라, 블록 1410에서, 가변 임피던스 매칭 네트워크를 재구성할 때, 시스템 제어기는 이러한 경향을 고려할 수 있다. 보다 구체적으로, 블록 1414 또는 1814에서 가변 임피던스 매칭 네트워크를 재구성함으로써 매칭을 조정하는 경우, 시스템 제어기는 보다 낮은 인덕턴스(캐비티 매칭 또는 도 4a의 네트워크(411)의 경우) 및 보다 높은 인덕턴스(RF 신호원 매칭 또는 도 4b의 네트워크(410)의 경우)에 대응하는 캐비티 및 RF 신호원 매칭에 대한 가변 인덕턴스 네트워크의 상태를 초기에 선택할 수 있다. 캐비티 및 RF 신호원에 대한 가변 캐패시턴스 네트워크를 이용하는 실시예에서 유사한 프로세스가 수행될 수 있다. 예상되는 최적의 매칭 궤적(예컨대, 도 15에 도시된 것)을 따르는 경향이 있는 임피던스 값을 선택함으로써, (예컨대, 블록 1410 에서) 가변 임피던스 매칭 네트워크 재구성 프로세스를 수행하는 시간은, 이러한 경향을 고려하지 않는 재구성 프로세스와 비교할 때에 감소될 수 있다.
다른 실시예에서, 대신에 시스템 제어기는 허용 가능한 구성의 결정을 시도하기 위해 각각의 인접한 구성을 반복적으로 테스트할 수 있다. 예컨대, 상기 테이블 1을 다시 참조하면, 현재 구성이 캐비티 매칭 네트워크에 대한 상태 12 및 RF 신호원 매칭 네트워크에 대한 상태 3에 대응하면, 시스템 제어기는 캐비티 매칭 네트워크에 대한 상태 11 및/또는 13을 테스트할 수 있고, RF 신호원 매칭 네트워크에 대한 상태 2 및/또는 4를 테스트할 수 있다. 그 테스트가 적합한 결과(즉, 허용 가능한 매칭)를 산출하지 못하면, 시스템 제어기는 캐비티 매칭 네트워크에 대한 상태 10 및/또는 14를 테스트할 수 있고, RF 신호원 매칭 네트워크에 대한 상태 1 및/또는 5를 테스트할 수 있다.
실제로, 모든 가능한 가변 임피던스 매칭 네트워크 구성을 테스트하는 것을 포함해서, 허용 가능한 임피던스 매칭을 갖도록 시스템을 재구성하기 위해 시스템 제어기가 사용할 수 있는 다양한 상이한 검색 방법이 존재한다. 허용 가능한 구성을 검색하는 임의의 합리적인 방법은 본 발명의 범위 내에 들어가는 것으로 간주된다. 임의의 경우에, 블록 1413 또는 1813에서 허용 가능한 매칭이 판정되면, 블록 1420에서 제상 동작이 재개되고, 프로세스는 계속 반복된다.
블록 1424를 다시 참조하면, 하나 이상의 반사 전력 측정치, 하나 이상의 계산된 반사 신호 대 전달 신호 전력비, 하나 이상의 계산된 VSWR 값 및/또는 하나 이상의 계산된 S11 파라미터에 기초하여, 시스템 제어기가 가변 임피던스 매칭 네트워크에 의해 제공되는 매칭이 여전히 허용 가능하다고 판정하는 경우(예컨대, 반사 전력 측정치, 계산된 비율, 또는 S11 파라미터, 또는 VSWR이 대응하는 임계치보다 작거나 또는 비교 결과가 적합함), 시스템은 블록 1426에서 출구 조건(exit condition)이 발생했는지 여부를 평가할 수 있다. 실제로, 출구 조건이 발생했는지의 판정은 제상 프로세스 동안 임의의 시점에서 발생할 수 있는 인터럽트 구동 프로세스일 수 있다. 그러나, 이를 도 14a의 흐름도에 포함시키기 위해, 이 프로세스는 블록 1424 후에 발생하는 것으로 도시되어 있다.
임의의 경우에, 몇몇 조건은 제상 동작의 중단을 보증할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 안전 인터로크가 파기될 때 출구 조건이 발생했다고 판정할 수 있다. 대안적으로, 시스템은 (예컨대, 도 3, 7의 사용자 인터페이스(380, 780)를 통해) 사용자에 의해 설정된 타이머의 만료, 또는 제상 동작이 얼마나 오래 수행되어야 하는지에 대한 시스템 제어기의 추정치에 기초하여(예컨대, 블록 1418 또는 1818에서 이전에 식별된 최적화된 RF 신호 전력 레벨에 기초하고 부하를 제상하기 위해 필요한 것으로 추정된 이전에 식별된 에너지의 양에 기초하여 시스템 제어기에 의해 결정된 가열 시간에 기초하여) 시스템 제어기에 의해 설정된 타이머의 만료 시에 출구 조건이 발생했다고 결정할 수 있다. 또 다른 대안적 실시예에서, 시스템은 다른 방식으로 제상 동작의 완료를 검출할 수 있다.
출구 조건이 발생하지 않은 경우, 제상 동작은 블록 1422 및 1424(및 필요에 따라 매칭 네트워크 재구성 프로세스(1410))을 반복적으로 수행함으로써 계속될 수 있다. 출구 조건이 발생하면, 블록 1428에서, 시스템 제어기는 RF 신호원에 의한 RF 신호의 공급이 중단되게 한다. 예컨대, 시스템 제어기는 RF 신호 생성기(예컨대, 도 3, 7의 RF 신호 생성기(322, 722))를 디스에이블할 수 있고 및/또는 전원 공급 및 바이어스 회로(예컨대, 도 3, 7의 회로(326, 726))로 하여금 공급 전류의 제공을 중단하게 할 수 있다. 또한, 시스템 제어기는 사용자 인터페이스로 하여금 (예컨대, 디스플레이 디바이스 상에 "도어 열림" 또는 "완료"를 디스플레이하거나, 가청음을 제공함으로써) 출구 조건의 사용자 인지 가능한 표시를 생성하게 하는 신호를 사용자 인터페이스(예컨대, 도 3, 7의 사용자 인터페이스(380, 780))에 전송할 수 있다. 그 후에 방법은 종료될 수 있다.
도 14a 내지 도 14d에 도시된 블록들을 포함하여 도면들의 블록들과 연관된 동작들의 순서는 예시적 실시예에 대응하고, 동작들의 차례를 도시된 순서로만 제한하도록 해석되지 말아야 함을 이해해야 한다. 대신에, 일부 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 및/또는 일부 동작들은 병렬로 수행될 수 있다.
본 명세서에 포함된 다수의 도면에 도시된 연결 라인은 다수의 요소들 간의 예시적 기능적 관계 및/또는 물리적 결합을 나타내도록 의도된다. 다수의 대안적 또는 추가적인 기능적 관계 또는 물리적 연결이 본 발명의 실시예에 존재할 수 있음을 유의해야 한다. 또한, 소정의 용어는 본 명세서에서 단지 참조를 위해서 사용될 수도 있고, 그에 따라 제한적인 것으로 의도되지 않으며, "제1의", "제2의" 용어 및 구조물을 지칭하는 다른 이러한 수치적 용어는 문맥에 의해 명확하게 표시되지 않는 한 순차 또는 순서를 의미하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "노드"라는 용어란, 주어진 신호, 논리 레벨, 전압, 데이터 패턴, 전류, 또는 수량이 존재하는 내부 또는 외부 기준점, 연결점, 접속점, 신호 라인, 전도성 요소, 등을 의미한다. 또한, 2개 이상의 노드는 하나의 물리적 요소에 의해 실현될 수 있다(또한 2개 이상의 신호는 공통 노드에서 수신 또는 출력되더라도 다중화되거나, 변조되거나, 다른 경우에 구별될 수 있음).
앞서의 설명은 함께 "연결된" 또는 "결합된" 요소들 또는 노드들 또는 특징부들 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, "연결된"은, 반드시 기계적으로가 아니라, 하나의 요소가 다른 요소에 직접 연결(또는 다른 요소와 직접 통신)되는 것을 의미한다. 마찬가지로, 달리 명시되지 않는 한, "결합된"은, 반드시 기계적으로가 아니라, 하나의 요소가 다른 요소에 직접적으로 또는 간접적으로 연결(또는 다른 요소와 직접적으로 또는 간접적으로 통신)되는 것을 의미한다. 따라서, 도면에 도시된 개략도는 요소들의 하나의 예시적 배열을 도시하지만, 추가적인 개재 요소, 디바이스, 특징부, 또는 구성요소가 도시된 본 발명의 실시예에 존재할 수 있다.
예시적 실시예에서, 열 증가 시스템(thermal increase system)은, 무선 주파수(radio frequency: RF) 신호원과, 적어도 하나의 현재 가변 구성요소 값을 갖는 적어도 하나의 가변 수동 구성요소를 포함하는 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크와, 제어기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크는 RF 신호원과 전극 사이에 결합될 수 있다. 제어기는, 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크의 적어도 하나의 현재 가변 구성요소 값에 적어도 기초하여 전극에 근접한 부하의 초기 추정 질량을 결정하고, 적어도 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 원하는 RF 전력 레벨을 포함하는 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고, 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 갖는 초기 질량 추정치 기반 RF 신호(initial-mass-estimate-based RF signal)를 공급하도록 RF 신호원을 제어하고, 초기 질량 추정치 기반 RF 신호가 공급되는 동안 RF 신호원의 파라미터의 변화율을 결정하고, 적어도 파라미터의 변화율에 기초하여 부하의 개량된(refined) 추정 질량을 결정하고, 적어도 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 RF 신호에 대한 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 결정하고, 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 갖는 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호(refined-mass-estimate-based RF signal)를 공급하도록 RF 신호원을 제어하도록 구성될 수 있다. 파라미터는, RF 신호의 S11 파라미터, VSWR, 또는 반사 전력일 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 부하를 원하는 온도로 데우기(warm)에 충분한 초기 추정 에너지량을 결정하고, 적어도 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량을 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는, 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 초기 추정 에너지량에 기초하여 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고, 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량에 기초하여 RF 신호에 대한 개량된 신호 파라미터를 결정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 열 증가 시스템은, 저장된 부하 질량 값 세트, 저장된 RF 전력 레벨 세트 및 저장된 파라미터의 변화율 세트를 포함하고 다수의 엔트리로 구조화된 룩업 테이블(look-up table: LUT)을 저장하도록 구성된 메모리를 더 포함할 수 있는데, 각각의 엔트리는 저장된 부하 질량 값 세트의 저장된 부하 질량 값, 저장된 RF 전력 레벨 세트의 저장된 RF 전력 레벨, 및 저장된 파라미터의 변화율 세트의 저장된 파라미터의 변화율을 포함한다. 제어기는, 파라미터의 변화율을 LUT의 저장된 파라미터의 변화율 세트와 비교하고 원하는 RF 전력 레벨을 LUT의 저장된 RF 전력 레벨 세트와 비교하여 다수의 엔트리 중에서 파라미터의 변화율과 관련되는 저장된 제 1 파라미터의 변화율 및 원하는 RF 전력 레벨과 관련되는 저장된 제 1 RF 전력 레벨을 포함하는 관련된 엔트리를 식별하고, 저장된 부하 질량 값 세트 중에서 관련된 엔트리에 대응하는 저장된 제 1 부하 질량 값을 식별함으로써, 부하의 개량된 추정 질량을 결정하도록 구성될 수 있다. 저장된 제 1 부하 질량 값은 제어기에 의해 부하의 개량된 추정 질량인 것으로 결정될 수 있다. 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크는, 제 1 입력 및 제 2 입력과, 제 1 출력 및 제 2 출력과, 제 1 입력과 제 1 출력 사이에 연결되는 제 1 가변 수동 구성요소와, 제 2 입력과 제 2 출력 사이에 연결되는 제 2 가변 수동 구성요소와, 제 1 입력과 제 2 입력 사이에 연결되는 제 3 가변 수동 구성요소를 포함하는 이중 종단 가변 임피던스 네트워크(double-ended variable impedance network)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 개량된 신호 파라미터는, RF 신호의 주파수 및 RF 신호의 진폭을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호 파라미터를 포함한다.
예시적 실시예에서, 열 증가 시스템은 부하를 포함하는 캐비티에 결합될 수 있다. 열 증가 시스템은, RF 신호를 공급하도록 구성된 무선 주파수(RF) 신호원과, 캐비티를 가로질러 위치하는 제 1 및 제 2 전극과 RF 신호원 사이에 전기적으로 결합된 전송 경로와, 전송 경로를 따라 전기적으로 결합된 임피던스 매칭 네트워크와, 제어기를 포함할 수 있다. 임피던스 매칭 네트워크는 하나 이상의 가변 수동 구성요소를 포함할 수 있다. 하나 이상의 가변 수동 구성요소 각각은 제 1 평가 시간에서의 현재 가변 구성요소 값을 가질 수 있으며, 현재 가변 구성요소 값 세트는 하나 이상의 가변 수동 구성요소 각각의 현재 가변 구성요소 값을 포함한다. 제어기는, 적어도 현재 가변 구성요소 값 세트에 기초하여 부하의 초기 추정 질량을 결정하고, 적어도 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 원하는 RF 전력 레벨을 포함하는 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고, 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 갖는 초기 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 RF 신호원을 수정하고, 제 2 평가 시간에 임피던스 매칭 네트워크를 재구성하고, 제 1 평가 시간과 제 2 평가 시간 사이의 경과 시간을 결정하고, 적어도 경과 시간에 기초하여 부하의 개량된 추정 질량을 결정하고, 적어도 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 RF 신호에 대한 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 결정하고, 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 갖는 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 RF 신호원을 수정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, 적어도 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 초기 추정 에너지량을 결정하고, 적어도 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량을 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 또한, 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 초기 추정 에너지량에 기초하여 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고, 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량에 기초하여 RF 신호에 대한 개량된 신호 파라미터를 결정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 열 증가 시스템은, 저장된 부하 질량 세트, 저장된 RF 전력 레벨 세트 및 저장된 경과 시간 세트를 포함하고 다수의 엔트리로 구조화된 룩업 테이블(LUT)을 저장하도록 구성된 메모리를 포함할 수 있는데, 각각의 엔트리는 저장된 부하 질량 세트의 저장된 부하 질량, 저장된 RF 전력 레벨 세트의 저장된 RF 전력 레벨, 및 저장된 경과 시간 세트의 저장된 경과 시간을 포함한다. 일 실시예에서, 제어기는, 경과 시간을 LUT의 저장된 경과 시간 세트와 비교하고 원하는 RF 전력 레벨을 LUT의 저장된 RF 전력 레벨 세트와 비교하여 다수의 엔트리 중에서 경과 시간과 관련되는 저장된 제 1 경과 시간 및 원하는 RF 전력 레벨과 관련되는 저장된 제 1 RF 전력 레벨을 포함하는 관련된 엔트리를 식별하고, 저장된 부하 질량 세트 중에서 LUT의 다수의 엔트리의 관련된 엔트리에 대응하는 저장된 제 1 부하 질량을 식별함으로써, 부하의 개량된 추정 질량을 결정하도록 구성될 수 있다. 저장된 제 1 부하 질량은 제어기에 의해 부하의 개량된 추정 질량인 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 개량된 신호 파라미터는, RF 신호의 주파수 및 RF 신호의 진폭을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호 파라미터를 포함할 수 있다.
예시적 실시예에서, 부하가 내부에 포함된 캐비티를 포함하는 열 증가 시스템을 동작시키는 방법은, 무선 주파수(RF) 신호원에 의해 캐비티에 근접하게 위치한 하나 이상의 전극과 RF 신호원 사이에 전기적으로 결합된 전송 경로에 하나 이상의 RF 신호를 공급하는 단계와, 전력 검출 회로에 의해 전송 경로를 따라 반사 신호 전력을 검출하는 단계와, 제어기에 의해 전송 경로를 따라 전기적으로 결합된 임피던스 매칭 네트워크의 하나 이상의 가변 수동 구성요소의 하나 이상의 구성요소 값을 수정하여 반사 신호 전력을 감소시키는 단계와, 제어기에 의해 적어도 하나 이상의 가변 수동 구성요소의 하나 이상의 현재 구성요소 값에 기초하여 부하의 초기 추정 질량을 결정하는 단계와, 제어기에 의해 적어도 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하는 단계 － 하나 이상의 원하는 신호 파라미터는 원하는 RF 전력 레벨을 포함함 － 와, 제어기에 의해 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 갖는 초기 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 RF 신호원을 제어하는 단계와, 제어기에 의해 초기 질량 추정치 기반 RF 신호가 공급되는 동안 RF 신호원의 파라미터의 변화율을 결정하는 단계 － 파라미터는 RF 신호의 S11 파라미터, VSWR(voltage standing wave ratio), 및 반사 전력으로 구성된 그룹으로부터 선택됨 － 와, 제어기에 의해 적어도 파라미터의 변화율에 기초하여 부하의 개량된 추정 질량을 결정하는 단계와, 제어기에 의해 적어도 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 RF 신호에 대한 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 결정하는 단계와, 제어기에 의해 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 갖는 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 RF 신호원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 방법은, 제어기에 의해 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 초기 추정 에너지량을 결정하는 단계와, 제어기에 의해 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 원하는 신호 파라미터는 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 초기 추정 에너지량에 기초하여 결정될 수 있고, 개량된 신호 파라미터는 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량에 기초하여 결정된다.
일 실시예에서, 부하의 초기 추정 질량을 결정하는 단계는, 제어기에 의해 하나 이상의 현재 구성요소 값을 열 증가 시스템의 메모리에 저장된 다수의 저장된 구성요소 값 세트와 비교하는 단계와, 제어기에 의해 다수의 저장된 구성요소 값 세트로부터 하나 이상의 현재 구성요소 값과 관련되는 저장된 관련 구성요소 값 세트를 식별하는 단계와, 제어기에 의해 복수의 저장된 질량 중에서 저장된 관련 구성요소 값 세트에 대응하는 저장된 식별 질량을 결정하는 단계와, 제어기에 의해 부하의 초기 추정 질량을 저장된 식별 질량으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 부하의 개량된 추정 질량을 결정하는 단계는, 제어기에 의해 파라미터의 변화율을 열 증가 시스템의 메모리에 저장된 다수의 저장된 파라미터의 변화율과 비교하는 단계와, 제어기에 의해 원하는 RF 전력 레벨을 열 증가 시스템의 메모리에 저장된 다수의 저장된 RF 전력 레벨과 비교하는 단계와, 제어기에 의해 열 증가 시스템의 메모리에 저장된 관련된 엔트리를 식별하는 단계 － 관련된 엔트리는, 파라미터의 변화율과 관련된 저장된 파라미터의 변화율, 원하는 RF 전력 레벨과 관련된 저장된 RF 전력 레벨, 및 저장된 부하 질량을 포함함 － 와, 제어기에 의해, 부하의 개량된 추정 질량을 관련된 엔트리의 저장된 부하 질량으로 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 하나 이상의 개량된 신호 파라미터는, RF 신호의 주파수 및 RF 신호의 진폭을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호 파라미터를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예가 앞서의 상세한 설명에서 제시되었지만, 수많은 변형이 존재한다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서 설명된 실시예 또는 실시예들이 임의의 방식으로 본 발명의 범위, 적용성, 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않음을 또한 이해해야 한다. 또한, 앞서의 상세한 설명은 그 설명된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 부하맵을 당업자에게 제공할 것이다. 본 특허 출원시에 공지된 등가물 및 예측 가능한 등가물을 포함하는 청구범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않으면서, 요소들의 기능 및 배열에서 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
Claims (20)
- 열 증가 시스템(thermal increase system)으로서,
RF 신호를 공급하도록 구성된 무선 주파수(radio frequency: RF) 신호원과,
상기 RF 신호원에 결합된 전극과,
적어도 하나의 현재 가변 소자 값을 갖는 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함하는 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크 － 상기 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크는 상기 RF 신호원과 상기 전극 사이에 결합됨 － 와,
제어기를 포함하되, 상기 제어기는,
적어도, 상기 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크의 상기 적어도 하나의 현재 가변 소자 값에 기초하여, 상기 전극에 근접한 부하의 초기 추정 질량을 결정하고,
적어도 상기 부하의 초기 추정 질량에 기초하여, 원하는 RF 전력 레벨을 포함하는, 상기 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고,
상기 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 갖는 초기 질량 추정치 기반 RF 신호(initial-mass-estimate-based RF signal)를 공급하도록 상기 RF 신호원을 제어하고,
상기 초기 질량 추정치 기반 RF 신호가 공급되는 동안 상기 RF 신호원의 파라미터의 변화율을 결정하고,
적어도 상기 파라미터의 변화율에 기초하여 상기 부하의 개량된(refined) 추정 질량을 결정하고,
적어도 상기 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여, 상기 RF 신호에 대한 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 결정하고,
상기 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 갖는 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호(refined-mass-estimate-based RF signal)를 공급하도록 상기 RF 신호원을 제어하도록 구성되고,
상기 파라미터는, 상기 RF 신호의 S11 파라미터, VSWR(voltage standing wave ratio), 및 반사 전력으로 구성된 그룹으로부터 선택되는
열 증가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 상기 부하를 원하는 온도로 데우기(warm)에 충분한 초기 추정 에너지량을 결정하고, 적어도 상기 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량을 결정하도록 구성되는
열 증가 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 상기 초기 추정 에너지량에 기초하여 상기 RF 신호에 대한 상기 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고, 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 상기 개량된 추정 에너지량에 기초하여 상기 RF 신호에 대한 상기 개량된 신호 파라미터를 결정하도록 구성되는
열 증가 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
저장된 부하 질량 값 세트, 저장된 RF 전력 레벨 세트 및 저장된 파라미터의 변화율 세트를 포함하고 다수의 엔트리로 구조화된 룩업 테이블(look-up table: LUT)을 저장하도록 구성된 메모리 － 각각의 엔트리는 상기 저장된 부하 질량 값 세트의 저장된 부하 질량 값, 상기 저장된 RF 전력 레벨 세트의 저장된 RF 전력 레벨, 및 상기 저장된 파라미터의 변화율 세트의 저장된 파라미터의 변화율을 포함함 － 를 더 포함하는
열 증가 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 파라미터의 변화율을 상기 LUT의 상기 저장된 파라미터의 변화율 세트와 비교하고 상기 원하는 RF 전력 레벨을 상기 LUT의 상기 저장된 RF 전력 레벨 세트와 비교하여 상기 다수의 엔트리 중에서 상기 파라미터의 변화율과 관련되는 저장된 제 1 파라미터의 변화율 및 상기 원하는 RF 전력 레벨과 관련되는 저장된 제 1 RF 전력 레벨을 포함하는 관련된 엔트리를 식별하고, 상기 저장된 부하 질량 값 세트 중에서 상기 관련된 엔트리에 대응하는 저장된 제 1 부하 질량 값을 식별함으로써, 상기 부하의 개량된 추정 질량을 결정하도록 구성되고,
상기 저장된 제 1 부하 질량 값은 상기 제어기에 의해 상기 부하의 개량된 추정 질량인 것으로 결정되는
열 증가 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크는,
제 1 입력 및 제 2 입력과,
제 1 출력 및 제 2 출력과,
상기 제 1 입력과 상기 제 1 출력 사이에 연결되는 제 1 가변 수동 소자와,
상기 제 2 입력과 상기 제 2 출력 사이에 연결되는 제 2 가변 수동 소자와,
상기 제 1 입력과 상기 제 2 입력 사이에 연결되는 제 3 가변 수동 소자
를 포함하는 이중 종단 가변 임피던스 네트워크(double-ended variable impedance network)를 포함하는
열 증가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가변 임피던스 네트워크는,
입력과,
출력과,
상기 입력과 상기 출력 사이에 결합된 수동 소자 세트와,
상기 입력과 접지 기준 노드 사이에 연결되고 하나 이상의 소자 값을 갖는 하나 이상의 가변 수동 소자
를 포함하는 단일 종단 가변 임피던스 네트워크를 포함하는
열 증가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 개량된 신호 파라미터는, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 진폭을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호 파라미터를 포함하는
열 증가 시스템.
- 부하를 포함하는 캐비티에 결합된 열 증가 시스템으로서,
RF 신호를 공급하도록 구성된 무선 주파수(RF) 신호원과,
상기 캐비티를 가로질러 위치하는 제 1 및 제 2 전극과 상기 RF 신호원 사이에 전기적으로 결합된 전송 경로와,
상기 전송 경로를 따라 전기적으로 결합된 임피던스 매칭 네트워크 － 상기 임피던스 매칭 네트워크는 하나 이상의 가변 수동 소자를 포함하고, 상기 하나 이상의 가변 수동 소자 각각은 제 1 평가 시간에서의 현재 가변 소자 값을 가지며, 현재 가변 소자 값 세트는 상기 하나 이상의 가변 수동 소자 각각의 상기 현재 가변 소자 값을 포함함 － 와,
제어기를 포함하되, 상기 제어기는,
적어도 상기 현재 가변 소자 값 세트에 기초하여, 상기 부하의 초기 추정 질량을 결정하고,
적어도 상기 부하의 초기 추정 질량에 기초하여, 원하는 RF 전력 레벨을 포함하는, 상기 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고,
상기 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 갖는 초기 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 상기 RF 신호원을 수정하고,
제 2 평가 시간에 상기 임피던스 매칭 네트워크를 재구성하고,
상기 제 1 평가 시간과 상기 제 2 평가 시간 사이의 경과 시간을 결정하고,
적어도 상기 경과 시간에 기초하여 상기 부하의 개량된 추정 질량을 결정하고,
적어도 상기 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여, 상기 RF 신호에 대한 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 결정하고,
상기 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 갖는 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 상기 RF 신호원을 수정하도록 구성되는
열 증가 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제어기는, 적어도 상기 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 상기 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 초기 추정 에너지량을 결정하고, 적어도 상기 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량을 결정하도록 구성되는
열 증가 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 상기 초기 추정 에너지량에 기초하여 상기 RF 신호에 대한 상기 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하고, 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 상기 개량된 추정 에너지량에 기초하여 상기 RF 신호에 대한 상기 개량된 신호 파라미터를 결정하도록 구성되는
열 증가 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
저장된 부하 질량 세트, 저장된 RF 전력 레벨 세트 및 저장된 경과 시간 세트를 포함하고 다수의 엔트리로 구조화된 룩업 테이블(LUT)을 저장하도록 구성된 메모리 － 각각의 엔트리는 상기 저장된 부하 질량 세트의 저장된 부하 질량, 상기 저장된 RF 전력 레벨 세트의 저장된 RF 전력 레벨, 및 상기 저장된 경과 시간 세트의 저장된 경과 시간을 포함함 － 를 더 포함하는
열 증가 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 경과 시간을 상기 LUT의 상기 저장된 경과 시간 세트와 비교하고 상기 원하는 RF 전력 레벨을 상기 LUT의 상기 저장된 RF 전력 레벨 세트와 비교하여 상기 다수의 엔트리 중에서 상기 경과 시간과 관련되는 저장된 제 1 경과 시간 및 상기 원하는 RF 전력 레벨과 관련되는 저장된 제 1 RF 전력 레벨을 포함하는 관련된 엔트리를 식별하고, 저장된 부하 질량 세트 중에서 상기 LUT의 상기 다수의 엔트리의 상기 관련된 엔트리에 대응하는 저장된 제 1 부하 질량을 식별함으로써, 상기 부하의 개량된 추정 질량을 결정하도록 구성되고,
상기 저장된 제 1 부하 질량은 상기 제어기에 의해 상기 부하의 개량된 추정 질량인 것으로 결정되는
열 증가 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 하나 이상의 개량된 신호 파라미터는, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 진폭을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호 파라미터를 포함하는
열 증가 시스템.
- 부하가 내부에 포함된 캐비티를 포함하는 열 증가 시스템을 동작시키는 방법으로서,
무선 주파수(RF) 신호원에 의해, 상기 캐비티에 근접하게 위치한 하나 이상의 전극과 상기 RF 신호원 사이에 전기적으로 결합된 전송 경로에 하나 이상의 RF 신호를 공급하는 단계와,
전력 검출 회로에 의해, 상기 전송 경로를 따라 반사 신호 전력을 검출하는 단계와,
제어기에 의해, 상기 전송 경로를 따라 전기적으로 결합된 임피던스 매칭 네트워크의 하나 이상의 가변 수동 소자의 하나 이상의 소자 값을 수정하여 상기 반사 신호 전력을 감소시키는 단계와,
상기 제어기에 의해, 적어도 상기 하나 이상의 가변 수동 소자의 하나 이상의 현재 소자 값에 기초하여 상기 부하의 초기 추정 질량을 결정하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 적어도 상기 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 상기 RF 신호에 대한 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 결정하는 단계 － 상기 하나 이상의 원하는 신호 파라미터는 원하는 RF 전력 레벨을 포함함 － 와,
상기 제어기에 의해, 상기 하나 이상의 원하는 신호 파라미터를 갖는 초기 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 상기 RF 신호원을 제어하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 상기 초기 질량 추정치 기반 RF 신호가 공급되는 동안 상기 RF 신호원의 파라미터의 변화율을 결정하는 단계 － 상기 파라미터는 상기 RF 신호의 S11 파라미터, VSWR(voltage standing wave ratio), 및 반사 전력으로 구성된 그룹으로부터 선택됨 － 와,
상기 제어기에 의해, 적어도 상기 파라미터의 변화율에 기초하여 상기 부하의 개량된 추정 질량을 결정하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 적어도 상기 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여, 상기 RF 신호에 대한 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 결정하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 상기 하나 이상의 개량된 신호 파라미터를 갖는 개량된 질량 추정치 기반 RF 신호를 공급하도록 상기 RF 신호원을 제어하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 제어기에 의해, 상기 부하의 초기 추정 질량에 기초하여 상기 부하를 원하는 온도로 데우기에 충분한 초기 추정 에너지량을 결정하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 상기 부하의 개량된 추정 질량에 기초하여 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 개량된 추정 에너지량을 결정하는 단계를 더 포함하는
방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 원하는 신호 파라미터는 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 상기 초기 추정 에너지량에 기초하여 결정되고, 상기 개량된 신호 파라미터는 상기 부하를 상기 원하는 온도로 데우기에 충분한 상기 개량된 추정 에너지량에 기초하여 결정되는
방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 부하의 초기 추정 질량을 결정하는 단계는,
상기 제어기에 의해, 상기 하나 이상의 현재 소자 값을 상기 열 증가 시스템의 메모리에 저장된 다수의 저장된 소자 값 세트와 비교하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 상기 다수의 저장된 소자 값 세트로부터 상기 하나 이상의 현재 소자 값과 관련되는 저장된 관련 소자 값 세트를 식별하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 복수의 저장된 질량 중에서 상기 저장된 관련 소자 값 세트에 대응하는 저장된 식별 질량을 결정하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 상기 부하의 초기 추정 질량을 상기 저장된 식별 질량으로 결정하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 부하의 개량된 추정 질량을 결정하는 단계는,
상기 제어기에 의해, 상기 파라미터의 변화율을 상기 열 증가 시스템의 메모리에 저장된 다수의 저장된 파라미터의 변화율과 비교하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 상기 원하는 RF 전력 레벨을 상기 열 증가 시스템의 상기 메모리에 저장된 다수의 저장된 RF 전력 레벨과 비교하는 단계와,
상기 제어기에 의해, 상기 열 증가 시스템의 상기 메모리에 저장된 관련된 엔트리를 식별하는 단계 － 상기 관련된 엔트리는, 상기 파라미터의 변화율과 관련된 저장된 파라미터의 변화율, 상기 원하는 RF 전력 레벨과 관련된 저장된 RF 전력 레벨, 및 저장된 부하 질량을 포함함 － 와,
상기 제어기에 의해, 상기 부하의 개량된 추정 질량을 상기 관련된 엔트리의 상기 저장된 부하 질량으로 결정하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 하나 이상의 개량된 신호 파라미터는, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 진폭을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호 파라미터를 포함하는
방법.
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|---|---|---|---|---|
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| CN113098425A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 徐显坤 | 一种阻抗匹配网络、自适应阻抗匹配装置及其方法 |
Family Cites Families (172)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB621320A (en) | 1947-02-18 | 1949-04-07 | Ti Group Services Ltd | Improvements relating to methods of electrical cooking |
| US2868940A (en) | 1955-11-04 | 1959-01-13 | Chemetron Corp | Electronic arc-suppressor |
| JPS522133B2 (ko) * | 1973-08-20 | 1977-01-20 | ||
| JPS5111237A (ja) | 1974-07-17 | 1976-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Jidoshikikoshuhakanetsuki |
| US4290613A (en) | 1978-09-22 | 1981-09-22 | Associated Engineering Limited | Positive clearance radial face seals |
| US4303820A (en) | 1979-12-31 | 1981-12-01 | General Electric Company | Capacitative apparatus for thawing frozen food in a refrigeration appliance |
| US4333521A (en) | 1979-12-31 | 1982-06-08 | General Electric Company | Apparatus for thawing frozen food |
| JPS5950305B2 (ja) | 1980-04-16 | 1984-12-07 | 松下電器産業株式会社 | 高周波解凍装置 |
| US4341937A (en) | 1980-11-28 | 1982-07-27 | General Electric Company | Microwave oven cooking progress indicator |
| JPS5950305A (ja) | 1982-09-17 | 1984-03-23 | Mitsubishi Motors Corp | 回転位置検出装置 |
| US4507530A (en) | 1983-08-15 | 1985-03-26 | General Electric Company | Automatic defrost sensing arrangement for microwave oven |
| JPS61162974A (ja) | 1985-01-09 | 1986-07-23 | シャープ株式会社 | 洗濯機の進行状況表示装置 |
| NL8602956A (nl) | 1986-11-21 | 1988-06-16 | I K International B V | Inrichting voor het verhitten van een produkt door middel van dielektrische hoogfrequent verhitting. |
| US4771355A (en) | 1986-12-29 | 1988-09-13 | Electric Power Research Institute, Inc. | System and method for arc detection in dynamoelectric machines |
| JPS63207921A (ja) | 1987-02-20 | 1988-08-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 電子レンジ |
| FR2616211B1 (fr) | 1987-06-02 | 1991-07-26 | Labo Electronique Physique | Four a micro-ondes muni d'un capteur de decongelation et capteur de decongelation |
| GB8802575D0 (en) | 1988-02-05 | 1988-03-02 | Microwave Ovens Ltd | Microwave ovens & methods of defrosting food therein |
| DE3818491A1 (de) | 1988-05-31 | 1989-12-07 | Bosch Siemens Hausgeraete | Kapazitive hochfrequenz-auftauvorrichtung fuer ein haushaltgeraet |
| IT1227210B (it) | 1988-09-23 | 1991-03-27 | Eurodomestici Ind Riunite | Metodo e dispositivo per rilevare lo scongelamento di un alimento in un forno a microonde |
| GB8822708D0 (en) | 1988-09-28 | 1988-11-02 | Core Consulting Group | Improved microwave-powered heating device |
| US4874915A (en) | 1988-12-30 | 1989-10-17 | Lifeblood Advanced Blood Bank Systems, Inc. | Apparatus for the rapid microwave thawing of cryopreserved blood, blood components, and tissue |
| JPH0327120U (ko) | 1989-07-26 | 1991-03-19 | ||
| JPH0372840A (ja) | 1989-08-11 | 1991-03-28 | Fuji Electric Co Ltd | 解凍度検出装置 |
| JP2653225B2 (ja) * | 1990-07-19 | 1997-09-17 | 松下電器産業株式会社 | 高周波加熱装置 |
| US5392018A (en) | 1991-06-27 | 1995-02-21 | Applied Materials, Inc. | Electronically tuned matching networks using adjustable inductance elements and resonant tank circuits |
| JPH0513162A (ja) | 1991-06-28 | 1993-01-22 | Sharp Corp | 電子レンジ |
| US5349166A (en) | 1991-10-31 | 1994-09-20 | Engineering & Research Associates, Inc. | RF generator for plastic tubing sealers |
| US5436433A (en) | 1993-03-19 | 1995-07-25 | Goldstar Co., Ltd. | Automatic thawing device of microwave oven and control method thereof |
| US5407524A (en) | 1993-08-13 | 1995-04-18 | Lsi Logic Corporation | End-point detection in plasma etching by monitoring radio frequency matching network |
| JP2627730B2 (ja) | 1993-09-23 | 1997-07-09 | エルジー電子株式会社 | 電子レンジの自動整合装置 |
| KR0133085B1 (ko) | 1994-02-16 | 1998-04-15 | 구자홍 | 전자렌지의 부하 자동 정합장치 |
| DE4336350A1 (de) | 1993-10-25 | 1995-04-27 | Bosch Siemens Hausgeraete | Verfahren zum Bestimmen der Wäschemenge in einer Wäschebehandlungsmaschine |
| JP3143315B2 (ja) | 1994-03-29 | 2001-03-07 | 株式会社日立ホームテック | 加熱調理器 |
| US5585766A (en) | 1994-10-27 | 1996-12-17 | Applied Materials, Inc. | Electrically tuned matching networks using adjustable inductance elements |
| FR2726864B1 (fr) | 1994-11-15 | 1996-12-27 | Sagem Allumage | Organe d'allumage pour moteur a combustion interne |
| JP3249701B2 (ja) | 1994-12-28 | 2002-01-21 | シャープ株式会社 | 誘電加熱装置 |
| JP3122005B2 (ja) | 1995-03-16 | 2001-01-09 | シャープ株式会社 | 高周波解凍装置 |
| US5641423A (en) | 1995-03-23 | 1997-06-24 | Stericycle, Inc. | Radio frequency heating apparatus for rendering medical materials |
| US6252354B1 (en) | 1996-11-04 | 2001-06-26 | Applied Materials, Inc. | RF tuning method for an RF plasma reactor using frequency servoing and power, voltage, current or DI/DT control |
| JP3335853B2 (ja) | 1996-03-29 | 2002-10-21 | 株式会社東芝 | 可変減衰器 |
| JPH10134953A (ja) | 1996-10-28 | 1998-05-22 | Sharp Corp | 高周波解凍装置 |
| US6657173B2 (en) | 1998-04-21 | 2003-12-02 | State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Variable frequency automated capacitive radio frequency (RF) dielectric heating system |
| JP4177963B2 (ja) | 1999-03-03 | 2008-11-05 | 山本ビニター株式会社 | 高周波解凍装置 |
| KR100366020B1 (ko) | 1999-07-12 | 2002-12-26 | 삼성전자 주식회사 | 전자렌지의 해동 방법 |
| US6417499B2 (en) | 2000-07-06 | 2002-07-09 | Heatwave Drying Systems Ltd. | Dielectric heating using inductive coupling |
| ATE378565T1 (de) | 2000-08-16 | 2007-11-15 | John F Novak | Verfahren und vorrichtung zur verwendung von mikrowellen |
| US6887339B1 (en) | 2000-09-20 | 2005-05-03 | Applied Science And Technology, Inc. | RF power supply with integrated matching network |
| US6914226B2 (en) * | 2000-12-05 | 2005-07-05 | Comdel, Inc. | Oven for heating a product with RF energy |
| JP2003332037A (ja) | 2002-05-16 | 2003-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波誘電加熱装置及び冷凍装置 |
| JP3843887B2 (ja) | 2002-05-24 | 2006-11-08 | 松下電器産業株式会社 | 高周波解凍装置 |
| JP3912216B2 (ja) | 2002-07-30 | 2007-05-09 | 松下電器産業株式会社 | 高周波解凍装置 |
| JP2004057101A (ja) | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波解凍装置 |
| US6824694B2 (en) | 2002-11-04 | 2004-11-30 | Chemco Systems L.P. | Method for treating waste by application of energy waves |
| JP4120416B2 (ja) | 2003-02-13 | 2008-07-16 | 松下電器産業株式会社 | 高周波加熱装置 |
| JP2005056781A (ja) | 2003-08-07 | 2005-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波加熱装置 |
| US20080264800A1 (en) | 2004-02-04 | 2008-10-30 | Schlager Kenneth J | Electroionic flow cell electrode configuration |
| EP1577281A1 (en) | 2004-03-19 | 2005-09-21 | Bayer CropScience GmbH | Process for preparing combinatorial libraries |
| JP2006128075A (ja) | 2004-10-01 | 2006-05-18 | Seiko Epson Corp | 高周波加熱装置、半導体製造装置および光源装置 |
| US7569800B2 (en) | 2004-11-15 | 2009-08-04 | Yonglai Tian | Method and apparatus for rapid thermal processing and bonding of materials using RF and microwaves |
| CA2587657A1 (en) | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Transcutaneous Technologies Inc. | Iontophoresis device |
| US7305311B2 (en) | 2005-04-22 | 2007-12-04 | Advanced Energy Industries, Inc. | Arc detection and handling in radio frequency power applications |
| GB2435039B (en) | 2006-02-02 | 2010-09-08 | John Frederick Novak | Method and apparatus for microwave reduction of organic compounds |
| JP5179382B2 (ja) | 2006-02-21 | 2013-04-10 | ゴジ リミテッド | 電磁加熱 |
| US10674570B2 (en) | 2006-02-21 | 2020-06-02 | Goji Limited | System and method for applying electromagnetic energy |
| CN100399987C (zh) | 2006-04-03 | 2008-07-09 | 何宗彦 | 动态检测机体参数的医用检测分析仪 |
| CN101161560A (zh) | 2006-10-13 | 2008-04-16 | 上海中策工贸有限公司 | 食物质量检测系统 |
| US8322312B2 (en) | 2007-06-19 | 2012-12-04 | Honeywell International Inc. | Water heater stacking detection and control |
| US9131543B2 (en) | 2007-08-30 | 2015-09-08 | Goji Limited | Dynamic impedance matching in RF resonator cavity |
| US7786819B2 (en) | 2007-08-31 | 2010-08-31 | Nokia Corporation | Apparatus comprising an antenna element, which efficiently performs at both a first resonant frequency band and a second resonant frequency band, method and computer program therefore |
| JP2008047938A (ja) | 2007-10-17 | 2008-02-28 | Masayoshi Murata | 高周波プラズマｃｖｄ装置と高周波プラズマｃｖｄ法及び半導体薄膜製造法。 |
| CA2741135C (en) | 2007-11-06 | 2015-10-20 | Microoncology Limited | Hydroxyl radical producing plasma sterilisation apparatus |
| US8350196B2 (en) | 2008-02-06 | 2013-01-08 | Tsi Technologies Llc | Radio frequency antenna for heating devices |
| FR2936178B1 (fr) | 2008-09-24 | 2012-08-17 | Snecma | Assemblage de pieces en titane et en acier par soudage diffusion |
| US9744858B2 (en) | 2008-09-27 | 2017-08-29 | Witricity Corporation | System for wireless energy distribution in a vehicle |
| CA2738654C (en) | 2008-09-27 | 2019-02-26 | Witricity Corporation | Wireless energy transfer systems |
| CN104219810B (zh) | 2008-11-10 | 2016-03-23 | 高知有限公司 | 使用rf能量进行加热的设备和方法 |
| GB2465542A (en) | 2008-11-25 | 2010-05-26 | Advanced Heat Engineering Ltd | Use of auxiliary electrodes in RF heating |
| WO2010060233A1 (zh) | 2008-11-27 | 2010-06-03 | 广东上九生物降解塑料有限公司 | 一种利用微波能处理污水的设备 |
| US8162932B2 (en) | 2009-01-12 | 2012-04-24 | Tyco Healthcare Group Lp | Energy delivery algorithm impedance trend adaptation |
| EP3430955B1 (en) | 2009-03-05 | 2023-06-07 | Pressco Technology, Inc. | System for digital narrowband wavelength specific cooking, curing, food preparation and processing |
| US8375319B2 (en) | 2009-06-05 | 2013-02-12 | Apple Inc. | Progress indicator for loading dynamically-sized contents |
| JP5657016B2 (ja) | 2009-11-10 | 2015-01-21 | ゴジ リミテッド | エネルギーを制御するための装置および方法 |
| US9391468B2 (en) | 2010-05-14 | 2016-07-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Resonance-type non-contact power supply system, and adjustment method for matching unit during charging of resonance-type non-contact power supply system |
| US20120000888A1 (en) | 2010-06-30 | 2012-01-05 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for radio frequency (rf) plasma processing |
| WO2012001523A2 (en) | 2010-07-01 | 2012-01-05 | Goji Ltd. | Processing objects by radio frequency (rf) energy |
| WO2012024517A1 (en) | 2010-08-18 | 2012-02-23 | Wispry, Inc. | Tuning methods for tunable matching networks |
| CN102438389B (zh) | 2010-09-29 | 2013-06-05 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 单一匹配网络、其构建方法和该匹配网络射频功率源系统 |
| US8648665B2 (en) | 2010-10-06 | 2014-02-11 | Coherent, Inc. | Impedance-matching circuits for multi-output power supplies driving CO2 gas-discharge lasers |
| PL2445312T3 (pl) | 2010-10-22 | 2017-06-30 | Whirlpool Corporation | Mikrofalowe urządzenie podgrzewające i sposób działania takiego mikrofalowego urządzenia podgrzewającego |
| US9992824B2 (en) | 2010-10-29 | 2018-06-05 | Goji Limited | Time estimation for energy application in an RF energy transfer device |
| US9699835B2 (en) | 2010-11-17 | 2017-07-04 | Goji Limited | Machine readable element and optical indicium for authenticating an item before processing |
| CN201914941U (zh) | 2010-12-17 | 2011-08-03 | 吉春侠 | 废水处理专用微波炉 |
| US20120164022A1 (en) | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Goji Limited | Methods and devices for processing objects by applying electromagnetic (em) energy |
| US8742306B2 (en) | 2011-01-04 | 2014-06-03 | Goji Ltd. | Calibrated energy transfer |
| JP5535116B2 (ja) | 2011-03-30 | 2014-07-02 | 三菱電機株式会社 | 冷蔵庫 |
| KR101305597B1 (ko) | 2011-08-08 | 2013-09-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 임피던스 정합장치 및 방법 |
| EP2742774A2 (en) | 2011-08-11 | 2014-06-18 | Goji Ltd | Controlling rf application in absence of feedback |
| WO2013033330A2 (en) | 2011-08-31 | 2013-03-07 | Goji Ltd. | Object processing state sensing using rf radiation |
| US9173253B2 (en) | 2011-11-16 | 2015-10-27 | Cool Dry, Inc. | Ionic adder dryer technology |
| CN109068430B (zh) | 2012-03-14 | 2022-05-24 | 微波材料技术有限公司 | 微波加热系统及其使用方法 |
| US20130257667A1 (en) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Broadcom Corporation | Antenna Tuning |
| WO2014006510A2 (en) | 2012-07-02 | 2014-01-09 | Goji Ltd. | Rf energy application based on electromagnetic feedback |
| US9967925B2 (en) | 2012-09-13 | 2018-05-08 | Goji Limited | RF oven with inverted F antenna |
| JP5672416B2 (ja) | 2012-09-28 | 2015-02-18 | 株式会社村田製作所 | インピーダンス変換回路の設計方法 |
| CN203021337U (zh) | 2012-11-25 | 2013-06-26 | 云南昆钢水净化科技有限公司 | 连续调节工业废水微波处理功率的控制装置 |
| CN102951760A (zh) | 2012-11-25 | 2013-03-06 | 云南昆钢水净化科技有限公司 | 一种微波净水装置 |
| US9401264B2 (en) | 2013-10-01 | 2016-07-26 | Lam Research Corporation | Control of impedance of RF delivery path |
| US9337000B2 (en) | 2013-10-01 | 2016-05-10 | Lam Research Corporation | Control of impedance of RF return path |
| CN103903944B (zh) | 2012-12-24 | 2016-06-15 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 在多频等离子体处理腔室中实现阻抗匹配的方法和装置 |
| US9481588B2 (en) | 2013-01-31 | 2016-11-01 | Reverse Ionizer Systems, Llc | Treating liquids with electromagnetic fields |
| US9145315B2 (en) | 2013-03-01 | 2015-09-29 | Paradigm Environmental Technologies Inc. | Wastewater treatment process and system |
| JP6314545B2 (ja) | 2013-04-18 | 2018-04-25 | Tdk株式会社 | 高周波増幅回路、半導体装置および磁気記録再生装置 |
| CN203247118U (zh) | 2013-04-27 | 2013-10-23 | 天津农学院 | 模块式微波废水处理装置 |
| US10469108B2 (en) | 2013-05-09 | 2019-11-05 | Lam Research Corporation | Systems and methods for using computer-generated models to reduce reflected power towards a high frequency RF generator during a cycle of operations of a low frequency RF generator |
| US9720022B2 (en) | 2015-05-19 | 2017-08-01 | Lam Research Corporation | Systems and methods for providing characteristics of an impedance matching model for use with matching networks |
| EP3000283B2 (en) * | 2013-05-21 | 2021-12-01 | Goji Limited | Calibration of an rf processing system |
| CN104377106B (zh) | 2013-08-16 | 2016-12-28 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 等离子体反应腔室阻抗自动匹配方法 |
| EP3039348A4 (en) | 2013-08-29 | 2017-05-10 | NXP USA, Inc. | Integrated solid state microwave power generation modules |
| WO2015052145A1 (en) | 2013-10-07 | 2015-04-16 | Goji Limited | Apparatus and method for sensing and processing by rf |
| EP2953425B1 (en) | 2014-06-03 | 2019-08-21 | Ampleon Netherlands B.V. | Radio frequency heating apparatus |
| CN105206494B (zh) | 2014-06-18 | 2017-06-06 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 脉冲射频电源的阻抗匹配方法及等离子体设备的匹配方法 |
| CN104186635A (zh) | 2014-09-05 | 2014-12-10 | 海信容声(广东)冰箱有限公司 | 一种冰箱的解冻装置 |
| US9386680B2 (en) | 2014-09-25 | 2016-07-05 | Applied Materials, Inc. | Detecting plasma arcs by monitoring RF reflected power in a plasma processing chamber |
| WO2016100841A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunable matching network with phase-switched elements |
| US9306533B1 (en) | 2015-02-20 | 2016-04-05 | Reno Technologies, Inc. | RF impedance matching network |
| JP6429419B2 (ja) | 2015-02-27 | 2018-11-28 | 株式会社日立国際電気 | 整合器及び整合方法 |
| US10124187B2 (en) | 2015-04-28 | 2018-11-13 | Btl Holdings Limited | Combination of radiofrequency and magnetic treatment methods |
| CN104930804B (zh) | 2015-06-26 | 2017-08-15 | 合肥美的电冰箱有限公司 | 解冻间室结构、解冻设备和解冻控制方法 |
| US10181829B2 (en) | 2015-07-02 | 2019-01-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Amplification circuit |
| GB201513120D0 (en) | 2015-07-24 | 2015-09-09 | C Tech Innovation Ltd | Radio frequency heating system |
| CN105142253B (zh) | 2015-07-24 | 2018-07-10 | 石铁峰 | 一种微波发生装置、微波加热装置以及加热方法 |
| CN105223526A (zh) | 2015-09-25 | 2016-01-06 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种射频发射线圈阻抗匹配电路及方法 |
| CN105357788B (zh) | 2015-11-26 | 2018-06-26 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 一种加热方法和加热装置 |
| US20170181455A1 (en) | 2015-12-23 | 2017-06-29 | Illinois Tool Works, Inc. | Apparatus and method for heating food products |
| US11483905B2 (en) | 2016-01-08 | 2022-10-25 | Whirlpool Corporation | Method and apparatus for determining heating strategies |
| SE539655C2 (en) * | 2016-01-12 | 2017-10-24 | Antrad Medical Ab | Heater and Method for Thawing / Warming and Perishable Dielectric Load |
| GB201603081D0 (en) | 2016-02-23 | 2016-04-06 | Hooley Anthony | Actuator for small displacements |
| DE102016103447A1 (de) | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Epcos Ag | Filterbauelement und Verwendung eines Filterbauelements |
| JP6720605B2 (ja) | 2016-03-16 | 2020-07-08 | 株式会社リコー | 乾燥装置および液体を吐出する装置 |
| JP6722486B2 (ja) | 2016-03-28 | 2020-07-15 | シャープ株式会社 | 高周波加熱装置 |
| US10063087B2 (en) | 2016-04-26 | 2018-08-28 | Nxp B.V. | Automatic tuning of resonance-based wireless charging receiver |
| CN205860137U (zh) | 2016-07-05 | 2017-01-04 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 微波烹饪装置 |
| CN106301362B (zh) | 2016-08-01 | 2019-04-23 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 多源信号发生装置及微波炉 |
| EP3280225B1 (en) * | 2016-08-05 | 2020-10-07 | NXP USA, Inc. | Defrosting apparatus with lumped inductive matching network and methods of operation thereof |
| EP3280224A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-07 | NXP USA, Inc. | Apparatus and methods for detecting defrosting operation completion |
| CA3032818A1 (en) | 2016-08-09 | 2018-02-15 | John Bean Technologies Corporation | Radio frequency processing apparatus and method |
| CN205919380U (zh) | 2016-08-25 | 2017-02-01 | 陈鹏 | 一种固态微波功率源及采用该固态微波功率源的固态微波炉 |
| CN106225029A (zh) | 2016-08-25 | 2016-12-14 | 陈鹏 | 一种固态微波功率源及采用该固态微波功率源的固态微波炉 |
| CN206213147U (zh) | 2016-10-14 | 2017-06-06 | 成都沃特塞恩电子技术有限公司 | 一种射频解冻装置 |
| US10602573B2 (en) | 2016-11-18 | 2020-03-24 | Nxp Usa, Inc. | Establishing RF excitation signal parameters in a solid-state heating apparatus |
| WO2018125145A1 (en) | 2016-12-29 | 2018-07-05 | Whirlpool Corporation | System and method for detecting changes in food load characteristics using coefficient of variation of efficiency |
| CN206724547U (zh) | 2017-05-24 | 2017-12-08 | 合肥美菱股份有限公司 | 一种具有解冻功能的冰箱 |
| CN109000407B (zh) | 2017-06-06 | 2020-05-26 | 青岛海尔股份有限公司 | 冰箱 |
| CN109000396B (zh) | 2017-06-06 | 2020-06-23 | 青岛海尔股份有限公司 | 用于冰箱的解冻方法及冰箱 |
| CN109000403B (zh) | 2017-06-06 | 2020-05-26 | 海尔智家股份有限公司 | 用于解冻装置的解冻方法 |
| US11114284B2 (en) | 2017-06-22 | 2021-09-07 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with electrode array in ceiling |
| JP6375032B2 (ja) | 2017-08-30 | 2018-08-15 | 光洋サーモシステム株式会社 | マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定方法 |
| CN107359705A (zh) | 2017-09-07 | 2017-11-17 | 中国矿业大学(北京) | 一种非对称无线输电系统及其输电方法 |
| CN107373296A (zh) | 2017-09-11 | 2017-11-24 | 上海海洋大学 | 一种均匀解冻的射频加热装置 |
| US10917948B2 (en) | 2017-11-07 | 2021-02-09 | Nxp Usa, Inc. | Apparatus and methods for defrosting operations in an RF heating system |
| JP2019092131A (ja) | 2017-11-17 | 2019-06-13 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅モジュール |
| US10771036B2 (en) | 2017-11-17 | 2020-09-08 | Nxp Usa, Inc. | RF heating system with phase detection for impedance network tuning |
| US10785834B2 (en) | 2017-12-15 | 2020-09-22 | Nxp Usa, Inc. | Radio frequency heating and defrosting apparatus with in-cavity shunt capacitor |
| EP3503679B1 (en) | 2017-12-20 | 2022-07-20 | NXP USA, Inc. | Defrosting apparatus and methods of operation thereof |
| US20200170081A1 (en) | 2018-03-16 | 2020-05-28 | Nxp Usa, Inc. | Heating appliance |
| CN108521691A (zh) | 2018-03-19 | 2018-09-11 | 上海点为智能科技有限责任公司 | 射频解冻加热设备 |
| EP3547801B1 (en) | 2018-03-29 | 2022-06-08 | NXP USA, Inc. | Defrosting apparatus and methods of operation thereof |
| CN108458376B (zh) * | 2018-04-26 | 2019-12-20 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 食物识别加热方法、微波炉、控制终端及计算机存储介质 |
| CN108812854A (zh) | 2018-05-08 | 2018-11-16 | 上海点为智能科技有限责任公司 | 射频解冻系统 |
| CN208521691U (zh) | 2018-07-04 | 2019-02-19 | 湖南湘鹤集团电缆科技股份有限公司 | 线缆生产过程中的冷却装置 |
| US10952289B2 (en) | 2018-09-10 | 2021-03-16 | Nxp Usa, Inc. | Defrosting apparatus with mass estimation and methods of operation thereof |
| US11800608B2 (en) | 2018-09-14 | 2023-10-24 | Nxp Usa, Inc. | Defrosting apparatus with arc detection and methods of operation thereof |
-
2018
- 2018-12-21 US US16/230,425 patent/US11039511B2/en active Active
-
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